蜂窝车联网与网联自动驾驶

　　本书结合电信和汽车行业的专家见解以及来自工业和学术界的技术和科学知识，对网联自动驾驶和蜂窝通信技术进行深入的研究。 蜂窝车联网 （C-V2X） 技术使车辆能够使用可靠、响应迅速、安全和高容量的通信链路与网络，彼此之间及与其他道路使用者进行通信。用于网联自动驾驶的蜂窝V2X 提供了C-V2X技术在联网自动驾驶（CAD）和网联道路用户（CRU）服务中的作用的新视图，例如：高级驾驶支持、改进的道路安全、信息娱乐、无线软件更新、远程驾驶和交通效率服务，使未来能够大规模过渡到自动驾驶汽车。本书探讨了C-V2X技术在移动通信和汽车行业日益互联的生态系统中所处的位置。 来自行业和学术界的专家贡献团队探索潜在的应用、商业模式、标准化、频谱和信道建模、网络增强、安全和隐私等。大致分为入门和高级材料两部分，文本首先介绍了 C-V2X 技术，并介绍了各种用例和机会，不需要先决技术知识。本书的第二部分假设您对电信领域有基本的了解，介绍了无线电的技术描述、系统方面和前面讨论的应用的网络设计。本书特色包括： ●提供欧盟委员会 H2020 5G PPP 5GCAR 项目的技术细节，该项目是电信和汽车行业与学术研究人员之间的合作研究计划 ●为那些寻求在自动驾驶和自动驾驶领域建立初创公司的人详细阐述用例、商业模式和技术路线图 ●提供标准规范、标准化和行业组织的状态描述，以及联网车辆的重要监管方面 ●为空中接口、网络架构、定位和安全提供技术见解和解决方案，以支持不同自动化级别的车辆 ●包括详细的表格、图表和方程式以阐明概念，并附有在线教程幻灯片，用于教学和研讨会 得益于介绍性内容和技术信息的结合，用于联网自动驾驶的蜂窝V2X是行业和学术研究人员、电信和汽车行业从业人员、领导者、政策制定者和监管机构以及大学级教师和学生的必备工具。

　　葛雨明，毕业于中国科学院计算所获得博士学位，主要从事车联网、自动驾驶、工业互联网领域的相关政策、产业、标准和前沿技术研究工作。现任IMT-2020（5G）推进组蜂窝车联（C-V2X）工作组组长、美国工业互联网联盟汽车特设组联执主席、中国工业互联网产业联盟国际合作与对外交流组主席、中国通信标准化协会物联网技术委员会车联网子组组长、全国汽车标准化技术委员会智能网联汽车分技术委员会（SAC/TC114/SC34）委员、中国公路学会自动驾驶工作委员会常务委员。

译者序
贡献者名单
序一
序二
序三
序四
前言
第1章　概述　1
1.1　C-V2X的背景与意义　2
1.1.1　智能交通系统　2
1.1.2　网联自动驾驶　3
1.1.3　网联道路交通参与者服务　3
1.2　迈向网联自动驾驶的通信与汽车联合
发展路线图　4
1.2.1　电信行业对网联驾驶的期待　4
1.2.2　汽车行业在自动驾驶领域的愿景　6
1.2.3　网联自动驾驶联合发展路线图　7
1.3　网联自动驾驶中的通信技术　9
1.3.1　IEEE V2X标准化　10
1.3.2　C-V2X的标准化和法规　11
1.4　本书结构　13
参考文献　16
第2章　业务模式　19
2.1　市场分析　20
2.2　CAD与CRU的服务定义　21
2.2.1　现有的CAD与CRU服务　22
2.2.2　新兴的CAD服务　23
2.2.3　新兴的CRU服务　24
2.3　技术组件　24
2.4　应用实践　25
2.4.1　用户配置与SIM卡开卡　25
2.4.2　路由策略　26
2.4.3　漫游以及跨运营商合作　26
2.4.4　可能的业务模式演变　27
2.5　V2X的商业市场机遇　31
2.5.1　5G赋能的CAD业务模式　31
2.5.2　安全通信认证　35
2.5.3　OTA软件更新　38
2.6　5G V2X组件的业务模式分析　41
2.6.1　定位　42
2.6.2　V2X无线电设计　43
2.6.3　网络流程　47
2.6.4　端到端安全　50
2.6.5　增强边缘计算　51
2.6.6　小结　52
2.7　本章总结　52
参考文献　54
第3章　标准化和法规　55
3.1　标准化进程综述　56
3.1.1　通用要求　56
3.1.2　ITS相关的标准化和监管机构　56
3.1.3　3GPP结构和标准化进程　60
3.2　法规和频谱分配　62
3.2.1　欧洲的C-V2X政策和法规　62
3.2.2　V2X通信的无线电频谱分配　62
3.3　V2X通信技术解决方案标准化　64
3.3.1　V2X通信简史　65
3.3.2　全球DSRC/C-V2X规范概述　66
3.3.3　3GPP的C-V2X标准化：1G到5G的
通信发展状况以及5G发展趋势　70
3.4　应用层面　76
3.4.1　欧盟的标准化工作　76
3.4.2　美国的标准化工作　76
3.5　本章总结　78
参考文献　78
第4章　频谱和信道建模　81
4.1　V2X通信的频谱和监管　81
4.1.1　欧洲的频段情况　82
4.1.2　其他地区的频段情况　83
4.1.3　全球频谱拍卖情况　85
4.1.4　全球频谱协调　98
4.1.5　小结　100
4.2　信道建模　101
4.2.1　传播环境　101
4.2.2　信道建模框架以及差距分析　103
4.2.3　路径损耗模型　104
4.2.4　当前V2X信道测量方法和模型　110
4.2.5　小结　118
参考文献　118
第5章　V2X无线电接口　121
5.1　毫米波谱中V2X通信的波束成形
技术　122
5.1.1　为移动多用户场景进行波束
优化　122
5.1.2　波束成形多播　127
5.1.3　基于波束的广播　130
5.2　物理层和介质访问控制层扩展　134
5.2.1　信道状态信息获取与MU-MIMO
接收机设计　135
5.2.2　参考信号设计　140
5.2.3　同步性　146
5.2.4　调度和功率控制　149
5.3　车载直连通信实现的技术特性　154
5.3.1　UE协同增强可靠性　154
5.3.2　全双工　162
5.4　本章总结　164
参考文献　165
第6章　网络增强　169
6.1　网络切片　170
6.1.1　网络切片和3GPP　170
6.1.2　网络切片和V2X　171
6.2　SDN的作用和V2X中的NFV　173
6.3　云化架构　176
6.4　本地端到端路径　177
6.5　多运营商支持　178
6.6　本章总结　181
参考文献　182
第7章　支持V2X应用适配的增强　183
7.1　背景　184
7.2　用于处理V2X用例的增强应用和
网络之间的交互　186
7.2.1　C-V2X连接协商　186
7.2.2　用例感知的多RAT多链路连接　188
7.2.3　基于位置感知的调度　189
7.3　直连通信和空口通信的冗余调度器　191
7.3.1　应用层或设施层　191
7.3.2　传输层　193
7.3.3　RRC层　195
7.4　本章总结　195
参考文献　196
第8章　无线电定位与视觉定位技术　198
8.1　无线电定位技术　200
8.1.1　用例与需求　200
8.1.2　新空口Rel 16中的无线电定位
技术　201
8.1.3　Rel 16后续演进的无线电定位
方法　202
8.1.4　技术组件补充　207
8.1.5　无线电定位方法的局限　209
8.1.6　小结　210
8.2　视觉定位技术　211
8.2.1　车辆定位系统构建　211
8.2.2　多摄像机标定　212
8.2.3　车辆检测　213
8.2.4　车辆跟踪　214
8.2.5　车辆定位　215
8.2.6　精度评估　215
8.2.7　小结　219
8.3　本章总结　219
参考文献　220
第9章　信息安全和隐私　223
9.1　V2N信息安全　224
9.1.1　信息安全挑战　224
9.1.2　隔离挑战　225
9.1.3　软件定义的车联网信息安全　226
9.2　V2V/V2I信息安全　228
9.2.1　隐私　229
9.2.2　欧盟安全架构　230
9.2.3　美国安全架构　231
9.3　替代方法　233
9.4　本章总结　233
参考文献　234
第10章　现状、建议与展望　236
10.1　C-V2X和CAD生态系统的未来
前景　236
10.1.1　C-V2X未来的研发与标准化
需求　237
10.1.2　CAD和CRU服务的其他广泛
研究方向　239
10.2　对利益相关者的建议　240
10.2.1　移动网络运营商　241
10.2.2　原始设备制造商　242
10.2.3　监管　244
10.2.4　供应商与认证　246
10.3　展望　247
参考文献　247
技术缩略语表　249