2019年中国移动车联网V2X平台白皮书.pdf

1 中国移动 车联网 V2X 平台 白皮书 中国移动 车联网 V2X 平台白皮书 （ 2019 年） 2 中国移动 车联网 V2X 平台 白皮书 前言 以 V2X 为核心的下一代车联网，是建立人 、 车 、 路 、网 协同的辅助驾驶、自动驾驶的基础，车联网业务低时延、高可靠、大带宽、高速移动的特点，对数据接入、数据计算、数据存储、数据推送、数据安全 等 都带来极大的挑战，传统的 “ 中心平台 -终端 ” 架构无法满足V2X业务的需求。本 白皮 书基于对车联网 V2X业务特征和需求的分析，提出了中国移动 V2X 平台多级架构，并进一步明确了 V2X 平台需具备的功能和能力。 中国移动一直以开放共赢的态度同产业各方积极合作，希望通 过与产业界的密切合作，推动车联网业务的发展， 共同 促进市场价值的提升 。 3 中国移动 车联网 V2X 平台 白皮书 目 录 1.概述 .4 1.1 车联网 V2X 业务的特征及需求 .5 1.2 车联网 V2X 平台架构设计 .5 2.车联网 V2X 平台功能定义 .6 2.1 统一接入 .7 2.2 感知 .7 2.3 计算 .8 2.4 数据 .9 2.5 能力 . 10 2.6 应用托管功能 . 10 2.7 边缘计算 . 11 2.8 多级协同功能 . 11 2.9 安全中心功能 . 12 2.10 运管管理 . 13 2.11 系统运维 . 13 3.车联网 V2X 平台性能要求 . 14 4.车联网 V2X 平台发展思考和建议 . 14 附录 1 术语及定义 . 16 附录 2 缩略语 . 17 联合编写单位及作者 . 18 4 中国移动 车联网 V2X 平台 白皮书 1.概述 随着车联网行业的不断发展，辅助驾驶、自动驾驶等新应用对车联网平台的能力提出了新的需求。传统的车联网 TSP 平台、车联网应用服务平台主要为车辆提供导航、娱乐、资讯、安防、车辆养护等服务，已经不能满足下一代车联网 V2X业务高并发、低时延的基础需求，车联网 V2X 平台作为车联网 V2X 业务的基础能力平台，旨在为 V2X 业务及上层应用提供数据高并发接入、融合分析、高精度定位、网络能力开放、边缘计算、业务连续性保障等基础能力，以满足车联网辅助驾驶、自动驾驶的业务需求。同时，随着车联网业务需求的逐步明确，国内外各标准及产业组 织 正积极推进车联网端到端标准体系的完善，其中，平台相关的标准化工作正在稳步推进。 5GAA（ 5G Automotive Association）前期在 C-V2X 网络架构研究中讨论平台部署相关问题，建议根据应用需求的不同，分层部署 V2X平台。后续设立专门的 “ V2X 平台角色 ” ， “ V2X 应用层参考架构 ” 等项目开展平台架构 、 功能及接口定义等内容研究。国内 CCSA、 IMT-2020 C-V2X 工作组、CSAE、 CAICV 等也开展应用层及应用层数据交互定义等内容的研究，逐步完善平台相关标准，加速推进 V2X 平台的商用化部署 与 应用。 图 1-1 车联网 V2X业务整体架构 5 中国移动 车联网 V2X 平台 白皮书 1.1 车联网 V2X 业务的特征及需求 车联网 V2X 业务具有高并发、高实时、高速移动、数据异构和基础设施共享五方面的特征及需求。 高并发 ：车联网 V2X业务数据具有高并发的特点，根据国际和国内标准，按照基础的 5大类基础信息（ BSM、 SPAT、 MAP、 RSI、 RSM）进行估算，区县范围每秒百万条数据并发接入、计算，城市范围每秒千万条数据并发接入、计算，全国范围每秒上亿条数据并发接入、计算。 高实时 ： V2X业务具有高实时的特点，根据标准要求，辅助驾驶时延不超过 100ms，自动驾驶时延不超过 20ms。 高速移动 ： V2X业务具有移动性强的特点，需在提供边缘接入、计算服务的同时，支持边缘服务节点间的业务连续处理能力，支持车辆在不同的 V2X边缘服务节点间切换时保证业务连续性。 数据异构 ：车联网业务数据具有多元异构的特点，包括标准数据集（ BSM、 MAP、 SPAT、 RSM、 RSI等）和非标准数据（摄像头采集数据、激光雷达数据、毫米波雷达数据、车辆导航数据等）。 基础设施共享 ：车联网基础设施多样且建设成本高，为更好的 共享基础资源，需提供车联网应用部署基础环境，以支持数据实时接入、传输、计算能力的共享 。 1.2 车联网 V2X 平台架构 设计 以一个中等城市汽车保有量 200 万辆左右为例， V2X 平台每秒需要处理千万级的数据，单条业务数据处理时延要求在 20 毫秒至 100 毫秒之间，这对数据接入、数据计算、数据存储、数据推送、数据安全都带来极大的挑战，传统的 “中心平台 -终端 ” 架构无法满足 V2X 业务的需求，由此，引入 V2X 平台多级架构，如图 1-2 所示 。 6 中国移动 车联网 V2X 平台 白皮书 图 1-2 V2X平台网络部署图 V2X 中心平台主要支撑全网业务，并提供全局管理功能，包括全网业务运营管理、全局交通环境感知及优化、多级计算能力调度、应用多级动态部署，跨区域业务及数据管理等功能； V2X 区域平台主要支撑省 /市区域范围内业务，包括区域业务运营管理、区域交通环境感知及优化、区域数据分析 /开放 /应用托管、边缘协同计算调度、 V2X边缘节点管理等功能，可服务对时延要求较高的业务场景； V2X 边缘节点主要支撑边缘范围内高实时、高带宽的 V2X 业务，包括边缘范围内边缘数据融合感知、动态全景感知图构建等功能，可服务于高级辅助驾驶和自动驾驶等 应用 。 2.车联网 V2X 平台功能定义 车联网 V2X 平台提供网络协同融合感知、实时计算 /分析、数据存储 /开放、能力聚合 /开放、资源调度、协同计算等多种基础功能， 同时， V2X 平台在 参照 多级架构进行部署时，各级平台功能可依据所 提供 的应用 服务 按需 进行部署， 具体功能架构图如图 2-1 所示 。 7 中国移动 车联网 V2X 平台 白皮书 图 2-1车联网 V2X平台功能架构图 2.1 统一接入 提供多种车联网终端的统一接入、鉴权、协议适配等功能。 终端接入 ：提供车辆终端、 RSU、路侧传感设备等多类数据高并发实时接入能力 。 终端鉴权 ：提供车联网终端接入鉴权功能。 协议适配 ：提供车联网终端接入协议适配功能。 2.2 感知 异构数据汇聚 提供异构数据汇聚功能，包括车端、路侧设备、传感器以及政府或第三方交通信息平台的数据汇聚 。 车端 /路侧设备 /传感器数据汇聚： 提供车端、 RSU、激光雷达、毫米波雷达、摄像头等多种设备数据的汇聚能力，并根据应用场景对处理时延、传输带宽的具体需求，支持分级、分类存储及分析功能。 交通平台信息对接 /采集 ：提供与交管平台 、图商平台及第三方车联8 中国移动 车联网 V2X 平台 白皮书 网应用平台 对接、交通信息数据采集能力， 包括交通实时信息 、道路基本信息等 。 融合分析 建设数据分析基础服务平台，集成车联网基础智能算法、机器学习基础算法等，支撑融合分析 能力 ，并提供第三方算法部署和大规模分布式计算的能力 。 第三方算法创建、训练和发布 ：支持第三方用户发起创建算法任务 ，并为 其提供算法训练功能，在算法训练成功后进行算法发布 ， 对外提供服务 。 算法服务 ： 发布完成的算法， 可 通过统一服务接口 向终端 /第三方平台直接提供 算法 服务， 同时， 也可面向应用托管中的应用提供算法服务。 机器学习算法 ：提供基础机器学习算法，并 可 通过统一 服务 接口调用，支持机器学习算法自定义 功能 ， 并提供 算法 “ 插件式 ”维护能力 。 模型构建引擎 ：提供模型构建规则配置功能，如算法训练数据源、参数信息等，同时，支持算法自动执行及结果呈现等功能 。 2.3 计算 提供车辆终端业务实时计算转发、离线计算能力，包括数据 解析、实时计算、消息转发推送、离线 计算等主要功能。 数据 解析 ： 提供终端数据的 编解码、 加密 /解密功能。 实时 计算 ：提供车辆终端 V2I/V2N业务实时计算能力，完成基于车辆位置、 I侧设备位置以及网络层信息的匹配计算。 消息转发 /推送： 提供 交通 信息 实时转发 /推送功能，依据实时计算结果将交通信息实时推送 给 车载终端、 RSU、行人等交通参与者 。 离线计算 ： 提供交通大数据离线分析能力，通过开放统一服务接口，可向托管应用及第三方应用提供离线计算能力 。 9 中国移动 车联网 V2X 平台 白皮书 2.4 数据 数据开放 面向第三方车联网应用，如车企 TSP、图商平台、 车联网应用服务 公司等，提供大数据开放能力，具体包括数据的实时查询、历史查询、数据订阅与推送、流量监控等功能。 数据查询 ： 提供高并发、低时延 实时查询 能力，以及海量 历史查询 数据快速查询能力 。 信息订阅 /推送 ：提供 高并发数据 的订阅 /推送 能力， 向用户推送订阅的相关数据。 流量监控 ：提供数据 开放接口 流量 监控 功能，可根据用户订购不同等级的数据开放业务，控制数据开放的流量，不同用户享受 不同 的流量速度。 数据存储 提供高实时、大并发数据存储能力，可提供数据脱敏、数据清洗、存储组建管理等主要功能。 数据脱敏： 提供对敏感信息 进行 脱敏 处理的能力 ，实现敏感隐私数据的可靠保护。 当数据 涉及客户安全或者一些商业性敏感 信息时 ，在不违反系统规则条件下，对真实数据进行改造 以达到脱敏目的 ，如终端上报的 信息 中，手机号、卡号、客户号等个人信息都需要进行数据脱敏。 数据清洗 ：对数据进行重新审查和校验，删除无效数据、纠正错误数据、填充缺失值 等，为后续的数据使用提供有效、一致的数据。 存储组件管理 ：可提供多种存储组件，例如 redis、 hbase、 hdfs等，以支持对数据的多样性使用场景；在数据存储应用中可根据实际需要进行配置使用，达到灵活控制数据在不同存储组件的 处理 。 数据存储： 支持灵活的存储期限控制、定时清理机制，可提供 PB级存10 中国移动 车联网 V2X 平台 白皮书 储空间。 数据检索 ：提供数据 快速 检索功能， 可 根据 访问者不同的 权限， 设定相应的数据检索范围 。 2.5 能力 高精度定位 提供高精度终端接入能力 ， 为车联网终端提供高精度定位服务。具体包括如支持终端实时位置查询、定位、轨迹跟踪等功能； 并可 通过与图商高精度地图服务对接，为终端或第三方平台提供高精度地址反解析 等 功能。 基础网络能力 提供 运营商网络基础能力开放 功能 ，具体包括 UE 掉线情况、 UE 是否可达、UE 的 PDN 连接状态、网络通信失败情况、位置报告、某一地理区域内在线的 UE个数、接入网的资源使用情况、吞吐量情况、 QoS 管理相关的信息等。 支持和运营商网络 EPS通信，单播或多播网络资源管理相关消息； 接收运营商网络提供的监测事件或者报告； 追踪应用层 V2X UE的地理位置； 支持 3GPP系统配置信息的配置，比如 PC5通信的参数、 V2X USD； 向 V2X UE提供网络质量监测报告； 维护 V2X用户 ID和 V2X UE ID的映射关系； 支持 V2X业务连续性； 支持 V2X应用资源的自适应分配 。 2.6 应用托管功能 提供 V2X 应用基础运行环境，具备应用注册 /发布 /注销、应用部署（自有 /第三方）、资源隔离等功能。 应用入驻 ： 提供应用入驻能力，根据应用部署申请，配置 相应资源，