CN106850860A - 车联网信息加速传输方法、车辆终端及基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车联网信息加速传输方法、车辆终端和基站。其中，该方法包括以下步骤：车辆终端产生突发信息；车辆终端生成新资源请求信息并发送给基站；基站处理新资源请求信息，为突发信息分配新资源；车辆终端采用新资源发送突发数据包，其中新资源请求信息通过预分配给常规信息的资源发给基站。本发明可以实现突发安全信息的快速传输、可靠传输，并提高资源利用率。

Description

车联网信息加速传输方法、车辆终端及基站

技术领域

本发明涉及一种车联网信息加速传输方法，同时也涉及用于实现车联网信息加速传输的车辆终端及基站，属于车联网技术领域。

背景技术

车联网(vehicle to everything，简写为V2X)包括V2V(车-车通信)、V2I(车-路通信)和V2P(车-行人通信)等，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络，也是物联网技术在交通系统领域的典型应用。目前，V2X通信技术领域主要存在有DSRC(专用短程通信技术)和LTE-V2X两个标准。前者在IEEE 802.11p和IEEE1609标准中规定了DSRC协议的通信系统架构以及一系列标准化的服务和接口。LTE-V2X为LTE增强技术，正处于3GPP的标准研究制定阶段。

V2X的应用场景总体有两类，一类是行驶安全类，包括前后车辆的刹车和一些在交叉路口的防撞等场景；另一类是交通效率提升类，通过一些道路限速和交通灯的提示来提升交通效率。

根据特定类型的业务需求，LTE-V2X的通信需求如表1所示：

表1 L TE-V2X通信需求

现有LTE-V2X技术中，要求主动安全信息传播的时延为20～100ms，主要分为两种：一种是周期性预警信息如车辆类型，位置，速度，加速等协同预警消息(CAM)；另一种是事件驱动预警消息(包括道路危险预警等分散环境通知信息(DENM)。然而，SAE J2735标准建议如碰撞预警和紧急刹车等高优先级车辆安全信息的传输时延低于10ms。

V2X消息大多具有周期性的特点，并且数据发送频率较高(如10Hz)，业务持续时间较长。另外，由于车辆快速移动导致车辆网络拓扑变化快，同时在拥堵场景下会导致无线信道拥塞，因此要求V2X底层传输机制要具备更高效、更可靠、时延更低的资源分配方案，V2X支持在基站集中式调度中采用基于终端地理信息的半静态资源调度，分布式调度采用感知加半静态调度的方式，提高资源利用率和通信可靠性。

V2X消息中的非周期性消息由于没有可供使用的资源，可能无法满足分组传输时延的要求。现有的解决方案主要有两种，一是在没有网络覆盖的范围内，利用资源池内的资源进行选择或重选来获取资源，二是在网络覆盖的范围内，通过发送调度请求(SchedulingRequest，简写为SR)获取资源。例如，车辆在移动过程中生成如紧急避险等突发性安全信息。如果根据SCI指示的优先级等级，可以判断出当前的突发信息的优先级较高，那么就需要立即广播此突发信息。如果网络为突发信息预留资源，则突发信息直接利用该资源发送，但实际网络中，可能存在没有特别为突发信息预留资源的情况。如果车辆终端在基站覆盖范围内，终端可以通过请求基站调度资源完成信息传输。然而，如果突发信息的时延要求非常高，那么在此情况下，采用调度请求进行资源调度的方案不一定满足突发信息的传输时延，需要改进现有的信息发送机制，进一步降低传输时延，以实现突发信息快速传输的目的。

图1给出了现有LTE机制下的调度流程，图2给出了各流程大致所需的时间。从图中可以看出，基于调度过程进行信息传输的全部耗时将达到17ms。图3表示在一般情况下，调度请求通过PUCCH通道上传，最小调度请求的周期为1ms，最大为80ms。当V2X网络为车辆终端分配了SPS(半静态调度)资源，可以推测调度请求的周期值的设置将趋向于较大数值，这将进一步增大时延。

在V2X通信中，一般情况下，信息通过SPS资源发送，在特定条件下，采用基于调度请求的调度获取上行资源，其时延也能够满足通信需求。然而，通过上面的分析可知，对某些SAE J2735标准规定的时延应小于10ms的紧急安全信息而言，基于调度的信息传输可能无法满足如此苛刻的时延要求。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种车联网信息加速传输方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种用于实现车联网信息加速传输的车辆终端。

本发明所要解决的再一技术问题在于提供一种用于实现车联网信息加速传输的基站。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种车联网信息加速传输方法，包括以下步骤：

步骤1：车辆终端产生突发信息；

步骤2：所述车辆终端生成新资源请求信息并发送给基站；

步骤3：所述基站处理所述新资源请求信息，为所述突发信息分配新资源；

步骤4：所述车辆终端采用所述新资源发送所述突发数据包，

其中所述新资源请求信息通过预分配给常规信息的资源发给所述基站。

其中较优地，所述车辆终端采用所述新资源发送所述突发数据包，同时采用所述预分配给所述常规信息的资源发送所述常规信息。

其中较优地，所述车辆终端判断，采用常规调度机制是否满足时延要求，如果满足则采用常规调度方式传输所述突发信息；如果不满足则执行所述步骤2。

其中较优地，所述车辆终端判断，利用所述新资源是否满足时延需求，如果满足需求则利用所述新资源传输所述突发信息；如果不满足则利用常规调度方式传输所述突发信息。

其中较优地，所述新资源是否满足时延需求，还包括是否具有部分或全部突发信息及请求信息所需的资源。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种实现车联网信息加速传输的车辆终端，其在利用新资源可以满足时延需求时，生成新资源请求信息，通过预分配给常规信息的资源向基站发送；所述新资源请求信息包括突发信息时频资源需求量字段。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种实现车联网信息加速传输的基站，所述基站通过预分配给常规信息的资源，接收来自车辆终端的新资源请求信息；所述基站根据所述新资源请求信息，为突发信息分配新资源；所述新资源请求信息包括突发信息时频资源需求量字段。

在本发明所提供的技术方案中，车辆终端与基站协商，在满足突发信息时延要求的前提下，利用预分配给常规信息的资源来为突发信息的传输请求资源，并且突发信息与常规信息同时传输。因此，可以实现突发安全信息的快速传输、可靠传输，并提高资源利用率。

附图说明

图1为现有LTE机制的调度流程示意图；

图2为图1所示调度流程中各步骤所需时间的示意图；

图3为图1所示调度流程中基于调度请求的上行传输时延示意图；

图4为本发明中，车辆终端与基站的交互过程示意图；

图5为本发明的第一实施例中，车辆终端的工作流程示意图；

图6为本发明的第一实施例中，新资源请求信息发送资源和周期示意图；

图7为本发明的第一实施例中，新资源请求信息与常规信息的格式对比示意图；

图8为本发明的第二实施例中，车辆终端的工作流程示意图；

图9为本发明的第二实施例中，新资源请求信息发送资源和周期示意图；

图10为本发明的第二实施例中，新资源请求信息与常规信息的格式对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

本发明给出了一种基于LTE或5G基础设施网络下的V2V、V2X系统中的信息快速传输方案方法，适于完成突发紧急信息的低时延传输。在本发明中，当车辆终端(VUE)生成突发信息(Burst-MSG)后，如果利用其他信息的SPS资源，那么(1)车辆终端向基站(eNB)发送Special-MSG信息，其中携带新资源请求信息(Special-MSG-A)；(2)基站在收到此消息后，将处理Special-MSG信息，并根据自身资源信息及Special-MSG携带的新资源请求信息，为突发信息分配资源。如果为突发信息配置SPS资源，可通过配置MAC层逻辑信道标识(logical ch annel identify，简写为LCID)等方式实现资源配置过程；(3)基站向车辆终端发送上行授予，分配新的SPS资源；(4)VUE收到上行授予后，采用新的SPS资源传输突发信息。

此外，在车辆终端采用新的SPS资源传输突发信息的同时，仍然按照原来的方式，在原有的SPS资源上发送原信息(例如非突发信息)。

<第一实施例>

如图4、图5和图6所示，第一实施例的车辆终端侧的具体流程如下：

步骤1：车辆终端产生突发信息

车辆行驶过程中，如果某辆车发生紧急状况，例如车辆碰撞事故。这时，在车辆终端将产生突发的紧急安全预警信息，以下简称突发信息(Burst-MSG)。假设这个突发信息的优先级高于已经预分配SPS资源的常规信息(Common-MSG)的优先级。

步骤2：生成新资源请求信息并发送给基站

车辆终端根据当前情况判断需要使用SPS资源传输突发信息的话，就生成新资源请求信息，并向基站发出请求，请求基站临时分配SPS资源用于突发信息的传输。具体的判断步骤包括：

步骤21，判断常规调度机制是否满足时延要求

如果采用常规调度方式获取资源的时延满足突发信息的传输需求，则车辆采用常规调度机制进行传输，结束流程；否则，进入下一步，继续判断抢占SPS资源是否满足需求。

这里车辆采用常规调度机制进行传输，其中所述的常规调度机制，可以是在网络覆盖的范围内，通过发送调度请求(SR)获取资源来进行传输。

步骤22，判断SPS资源是否满足需求

在常规调度机制无法满足时延时，车辆终端可以利用抢占SPS资源的方式来传输突发信息，所以需要进一步判断，抢占的SPS资源是否可以满足时延需求。

如果突发信息需要占用，原本为完成常规信息传输而预分配的SPS资源，就能够满足突发信息的传输时延要求，同时该预分配的SPS资源量大于等于突发信息所需要的资源(即，传输部分或全部突发信息及请求信息所需的资源)，则突发信息可以采用特定突发数据包进行传输，转向步骤23生成SPS资源请求信息；否则就采用常规调度方式传输。

步骤23，生成新资源请求信息

如图6所示，车辆终端在产生突发信息后，生成新资源请求信息(Special-MSG-A)。

新资源请求信息的格式如图7所示。与常规信息格式相比，新资源请求信息包括以下新增字段：

其中，数据类型标签字段用1个字节或2个字节来表示传输的数据类型。该字段为1个字节时，例如以0表示常规信息，用1表示Special-MSG-A信息或Special-MSG-B信息。如果该字段为2个字节，则可以用00表示常规信息，用01表示Special-MSG-A信息，用10表示Special-MSG-B信息，用11作为预留位。

突发信息数据编码格式字段，用于传送Special-MSG-A和/或Special-MSG-B时确保突发数据成功传输，调整MCS(Modulation and Coding Scheme)编码格式，比如重复编码等。

时频资源量字段，用于请求突发信息所需资源，例如时频资源。如果数据类型为常规信息，则为可选项；如果数据类型为Special-MSG-A或者Special-MSG-B则为必选项。

资源授予方式字段，用于表示请求资源的方式，包括用SPS方式或SR方式，长度为1个字节。例如，该字段用0表示调度方式(SR方式)，用1表示SPS方式。

突发信息的数据传播特性，用于表示突发信息的数据传播频率或周期或其它规律性特征，如果突发信息数据请求资源授予方式字段的值为1，即请求SPS方式，则此信息为必选项。例如，用户给出数据连续传输的周期时间10ms。

步骤24，将新资源请求信息发送给基站

如图6所示，车辆终端采用特定突发数据包，即新资源请求信息，在即将到来的已分配给常规信息的SPS资源上发送突发信息，丢弃原本应在该SPS资源上传输的优先级较低的原常规信息。换言之，在为发送常规信息的预留SPS资源上发送新的数据包，作为新资源请求信息。

如前述，该数据包包含部分或全部突发信息数据，还包括突发信息时频资源量字段或者资源授予方式字段等用以表明请求的SPS新资源的相关信息，用于基站进行SPS新资源分配。

步骤3：基站处理新资源请求信息，为突发信息分配新资源。

如图4所示，基站接收到车辆终端发送的新资源请求信息，根据自身资源信息及Special-MSG携带的新资源请求信息(例如图7中，新资源请求信息的突发信息时频资源量字段中，需要4个RB资源，数据传输周期是10ms)，为突发信息分配相应资源。

如果为突发信息配置SPS资源，可通过配置MAC层逻辑信道标识等方式实现资源配置过程。

步骤4：车辆终端采用新资源发送突发数据包。

车辆终端在网络分配的资源上传输突发信息，传输周期是10ms(如图6所示)，结束流程。

图6中也显示了车辆终端同时采用为常规信息预留的SPS资源发送常规信息，周期是50ms。

<第二实施例>

作为一种替代方案：如果利用传输常规信息的预留SPS资源，携带该突发信息的资源请求信息能够满足突发信息的传输时延，同时该预留的SPS资源存在能够携带该资源请求的资源(比如利用常规信息的填充位足够携带资源请求信息)，则常规信息可以携带资源请求发送至网络侧。

下面结合图8～图10，具体说明与第一实施例不同之处。

步骤22A，判断SPS资源是否满足需求

如图8所示，本实施例中，车辆终端是判断预分配给常规信息的SPS资源传输常规信息时，其冗余比特是否足够携带突发信息资源请求，同时是否满足时延需求。

如果不满足时延需求，或者冗余比特不够携带突发信息资源请求，则采用常规调度方式进行传输。

如果满足，则采用新资源请求信息Special-MSG-B在分配给常规信息的SPS资源上，发给基站。

步骤23，生成新资源请求信息

本实施例的新资源请求信息Special-MSG-B不同于第一实施例中的新资源请求信息，表现在以下方面：

1、如图9所示，车辆终端在到来的常规信息的SPS资源上发送Special-MSG-B，其与常规信息格式相同，但是冗余比特(预留位或填充位)携带有为突发信息请求新资源的信息

2、如图10所示，Special-MSG-B中包括为突发信息请求新资源的信息，以及常规信息。

在生成突发信息时采用Special-MSG-B分组传输原始常规信息，车辆终端将利用预分配的SPS资源的预留位或填充位携带为突发信息请求新资源的信息，减少原来的预留位或填充位，既能降低时延，又能提高资源利用率。

车辆终端在网络分配的资源上传输突发信息，传输周期是10ms(如图9所示)，结束流程。

图9中也显示了车辆终端同时采用为常规信息预留的SPS资源发送常规信息，周期是50ms。

需要注意的是，第二实施例中的替代方案可以单独作为一种改进方案，也可以根据网络设置，与第一实施例中的方案结合作为一种新的改进方案。

本发明通过车辆终端判断利用新资源是否可以满足突发信息的时延要求，在车辆终端向基站发送的新资源请求信息中也包括时频资源量(即需要基站提供的资源)和传输周期等突发信息传输所需信息，因此车辆终端与基站就突发信息的传输进行协商，两者判断满足时延要求和资源要求的情况下，就采用新资源传输突发信息与预留资源传输常规信息的两轨制传输方式，可以实现突发信息的快速传输，并且不额外占用资源。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

(1)快速完成突发安全信息的传输

低优先级的CAM信息和高优先级的DENM信息采用不同的逻辑信道传输。这就意味着优先级较高的DENM信息难以抢占低优先级的CAM信息。同一时刻，可能存在多个SPS资源供不同的DENM信息发送。DENM信息的周期处于100ms以下。在这种条件下，如果采用本发明，DENM的可用周期主要为{20，50,100}ms，假设生成三种不同周期的DENM信息服从均匀分布，eNB为DENM信息配置了SPS资源，在此条件下，在紧急突发安全消息生成时，三种SPS资源当前处于空闲状态的概率各为1/2，且互不相关。同时，由于假设DENM信息均匀分布，那么每种信息的发送概率均为1/3。由此可知，若以现有的调度请求作基准，现有的调度请求为17ms，当传输信息对时延的要求小于17ms时，即使不考虑三种不同周期的已知安全信息同时传输或部分同时传输的情况，与采用调度方式进行资源获取和传输的机制相比，利用现有周期完成信息提前传输的概率仍达到这将大大缩小突发信息的传送等待时延，进而缩短突发信息的传输时延。

(2)提高突发分组信息的传输可靠性

如果系统因调度不及时而采用资源随机选择方式获取发送突发信息的资源，在此条件下，由于随机选取资源的方式存在资源使用冲突的可能，将会降低突发分组信息的传输可靠性；而采用本发明，则不会出现资源冲突，使传输可靠性得到保证。

(3)提高资源利用率

如果在生成突发信息时采用Special-MSG-B分组传输原始常规信息，系统将利用预分配的SPS资源的预留位或填充位携带为突发信息请求新资源的信息，减少原来的预留位或填充位，既能降低时延，又能提高资源利用率。

本领域普通技术人员可以理解，在紧急事件发生时，为保证安全信息传输，较小程度上进行不公平传输是可以接受的。

另外，本发明还提供了一种实现前述车联网信息加速传输方法的车辆终端和基站，分别实现前述方法中的相应步骤或功能。

该车辆终端在利用新资源可以满足时延需求时，生成新资源请求信息，通过预分配给常规信息的资源向基站发送；新资源请求信息包括突发信息时频资源需求量字段。

该基站通过预分配给常规信息的资源接收到，来自车辆终端的新资源请求信息，根据所述资源请求信息，为突发信息分配新资源，所述新资源请求信息包括突发信息时频资源需求量字段。

前述新资源请求信息还包括数据传输周期字段、数据类型标签字段、资源授予方式字段、数据编码方式字段或数据传播特性字段。

前述新资源请求信息还包括部分/全部突发信息，或者常规信息。

上面对本发明所提供的车联网加速信息传输的方法、车辆终端及基站进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (15)

1.一种车联网信息加速传输方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：车辆终端产生突发信息；

步骤2：所述车辆终端生成新资源请求信息并发送给基站；

步骤3：所述基站处理所述新资源请求信息，为所述突发信息分配新资源；

步骤4：所述车辆终端采用所述新资源发送所述突发数据包；其中，所述新资源请求信息通过预分配给常规信息的资源发给所述基站。

2.如权利要求1所述的车联网信息加速传输方法，其特征在于：

所述车辆终端采用所述新资源发送所述突发数据包，同时采用所述预分配给所述常规信息的资源发送所述常规信息。

3.如权利要求1所述的车联网信息加速传输方法，其特征在于：

所述车辆终端判断，采用常规调度机制是否满足时延要求，

如果满足则采用常规调度方式传输所述突发信息；

如果不满足则执行所述步骤2。

4.如权利要求1或3所述的车联网信息加速传输方法，其特征在于：

所述车辆终端判断，利用所述新资源是否满足时延需求，

如果满足需求则利用所述新资源传输所述突发信息；

如果不满足则利用常规调度方式传输所述突发信息。

5.如权利要求4所述的车联网信息加速传输方法，其特征在于：

所述新资源是否满足时延需求，还包括是否具有部分或全部突发信息及请求信息所需的资源。

6.如权利要求4所述的车联网信息加速传输方法，其特征在于：

所述新资源请求信息包括突发信息时频资源需求量字段、数据传输周期字段、数据类型标签字段、资源授予方式字段中的一个或多个。

7.如权利要求6所述的车联网信息加速传输方法，其特征在于：

所述新资源请求信息包括数据编码方式字段或数据传播特性字段。

8.如权利要求6或7所述的车联网信息加速传输方法，其特征在于：

所述新资源请求信息还包括部分/全部突发信息。

9.如权利要求8所述的车联网信息加速传输方法，其特征在于：

所述新资源请求信息在为发送所述常规信息预留的SPS资源上发送到所述基站，同时丢弃原本应在所述SPS资源上传输的所述常规信息。

10.一种实现车联网信息加速传输的车辆终端，其特征在于：

所述车辆终端在利用新资源可以满足时延需求时，生成新资源请求信息，通过预分配给常规信息的资源向基站发送；

所述新资源请求信息包括突发信息时频资源需求量字段。

11.如权利要求10所述的车辆终端，其特征在于：

所述新资源请求信息还包括数据传输周期字段。

12.如权利要求11所述的车辆终端，其特征在于：

所述新资源请求信息包括数据类型标签字段。

13.一种实现车联网信息加速传输的基站，其特征在于：

所述基站通过预分配给常规信息的资源，接收来自车辆终端的新资源请求信息；

所述基站根据所述新资源请求信息，为突发信息分配新资源；

所述新资源请求信息包括突发信息时频资源需求量字段。

14.如权利要求13所述的基站，其特征在于：

所述新资源请求信息还包括数据传输周期字段。

15.如权利要求14所述的基站，其特征在于：

所述新资源请求信息包括数据类型标签字段。