CN110996302B

CN110996302B - 预测通信设备的通信链路的通信的服务质量的方法和装置

Info

Publication number: CN110996302B
Application number: CN201910937635.7A
Authority: CN
Inventors: E.齐林斯基; A.E.阿萨德; A.夸切克; G.约尔诺德
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2023-09-19
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: CN110996302A; US20200107212A1; US11223969B2; EP3634017B1; EP3634017A1

Abstract

预测通信设备的通信链路的通信的服务质量的方法和装置。本提议涉及用于预测关于至少一个通信设备（10）的至少一个通信链路的通信的服务质量的方法。当涉及到用户想要使用以某种类型的QoS为前提的应用时可能需要QoS预测。为了获得对服务质量的最佳估计，该方法包括以下步骤：从通信设备（10）向通信服务预测服务器（220）发送服务质量预测请求消息（QPREQ），此后称为QoS预测请求消息，在通信服务预测服务器（220）中预测服务质量，并将服务质量预测响应消息（QPRSP）发送回给通信设备（10）。因此，通信设备（10）可以判定所预测的QoS对于所计划的活动是否足够，并且可以判定是开始该活动、推迟该活动还是变更该活动。

Description

预测通信设备的通信链路的通信的服务质量的方法和装置

技术领域

本公开涉及用于预测关于至少一个通信设备的至少一个通信链路的通信的服务质量的方法和装置。本提议还公开了通信服务预测服务器和对应的计算机程序。

背景技术

对于配备有无线通信模块的车辆的场景，这些无线通信模块提供至公共通信网络的连接，但是还提供用于在道路参与者当中交换信息的直接通信能力，无线通信提供了实现广泛应用的机会。许多研究涉及合作和自主驾驶领域。车辆之间的直接通信通常被称为车辆到车辆通信(V2V)。也可能的是利用基础设施通信站(诸如路侧单元RSU)的来自和去往车辆的通信。此类通信通常称为“车辆到万物通信”(V2X)。

自主驾驶(有时被称为自动驾驶、自动化驾驶或无人驾驶)是在很大程度上自主的车辆、移动机器人和无人驾驶运输系统的移动。存在不同程度的自主驾驶。在这种情况下，即使驾驶员仍存在于车辆中，该驾驶员可能仅接管自动驾驶操作的监控，也以某些级别谈及自主驾驶。在欧洲，各个交通部门(例如在德国，涉及到了联邦德国公路局(Bundesanstalt fürStraβenwesen))一起工作并且定义了如下自主阶段。

·0级：“仅限驾驶员”，驾驶员自己驾驶、转向、给油、刹车等等。

·1级：某些辅助系统帮助车辆操作(包括巡航控制系统——自动巡航控制ACC)。

·2级：部分自动化。其中，辅助系统接管自动泊车、跟踪功能、一般纵向引导、加速、减速等等(包括防撞)。

·3级：高度自动化。驾驶员不必持续监控系统。车辆独立地实行诸如触发转弯信号、车道变换和跟踪之类的功能。驾驶员可以转向其它事项，但如果有请求，系统会被要求在预警期内接管驾驶(lead)。这种形式的自主在高速公路上是技术上可行的。立法者正在努力允许3级车辆。法律框架已被创建。

·4级：完全自动化。系统永久地采用车辆的引导。如果系统不再能够处理任务，则可以要求驾驶员驾驶。

·5级：不需要驾驶员。除了设定目标和启动系统之外，不需要人为干预。

汽车工程师协会SAE在这方面的泛欧合作有一个略微不同的层级定义。这也可以被用来代替上面给出的定义。未来的协同驾驶应用被设想成显著改善自动驾驶的效率和舒适性。车辆之间的协同的增加对通信系统和在协同车辆当中交换消息的方式提出了具体要求。

V2V通信的典型通信场景是道路安全场景、交通效率场景和信息娱乐场景。从道路安全场景中提到了如下示例：“协同前方碰撞警告”、“预碰撞检测/警告”、“换道警告/盲点警告”、“紧急电动制动灯警告”、“交叉口运动辅助”、“紧急车辆接近”、“道路工程警告”(非详尽清单)。从交通效率场景提到了“高密度车队”。高密度车队应用也可以被视为道路安全场景的示例，因为在安全要求方面，在小距离(<10m)的车队中的多个车辆的协同驾驶是非常关键的。

特别是在高密度车队领域，车队中的车辆需要交换多个消息。通常，整个车队由被配置为领导车辆的车辆来控制，该车辆被称为车队领导者(platoon leader)。例如，从前到后来计划关于预期制动机动的信息的反馈，以便避免追尾碰撞。

目前，如下移动通信技术适用于为车辆提供连接：基于3GPP的UMTS、HSPA、LTE和即将推出的5G标准。

对于V2V或V2X通信，可容易地获得如下技术。LTE-V侧链通信(也被称为PC5接口)、5G PC5侧链通信、WLAN p通信(IEEE 802.11p)。本提议主要涉及LTE网络或5G网络以及5G网络之上的技术中的通信。

自主驾驶正在增加。虽然已经证明自主车辆可以依靠它们自己的传感器进行环境扫描，但可以预见的是，无论是在控制方面还是在感知方面，它们都可以从与周围车辆的协同中获益。这种协同由V2V或一般来说V2X通信支持。

通信标准定义了通信技术的性能指标，诸如一些关键性能指标KPI的最小值、最大值、平均值等。诸如数据通信的延迟τ、吞吐量T_h、数据速率D_R、包错误率PER之类的指标在这些值内以及在这些值周围有所不同，有时急剧下降或增加。这种变化可能严重影响应用程序的质量。对于安全相关的应用、诸如协同自动驾驶的一些应用来说，具有尽力而为策略的平均可实现的延迟不符合例如汽车工业的质量要求。特别是当涉及V2V和V2X以及时间关键的安全相关的应用时，这种潜在的变化以及缺乏对服务质量、严格来说是QoS的保证影响这样的技术的潜在使用。

实际上，出于功能安全原因，协同功能的设计将采用最坏场景。结果，协同功能的性能将最有可能是个体系统之一，从而屈服于V2X技术的有限优势。应用适应于服务质量的新颖概念(所谓的敏捷服务质量适应(AqoSA))正在汽车行业中兴起。

对于这些类型的用例，AQoSA是关键的促成因素。AQoSA原理的基本思想包括三个方面：

·应用向网络通知其通信需求，并且只要这些需求改变就更新这些需求。

·网络预测其满足这些需求的能力，并且只要预测改变就通知给应用。

·应用通过适应其自身的设置和其操作模式来对这些改变做出反应。

AQoSA原理可以有利地与网络切分结合使用，网络切分为应用提供了用于向网络发信号通知需求的便利手段。这意味着网络切分足够敏捷，不仅可以一次性接受AQoSA信号，还可以多次接受，即，只要应用认为有必要将更新通知网络就接受。简而言之，网络切分是以高效且经济的方式在通用物理基础设施上将多个逻辑网络作为实际上独立的业务操作来运行的概念的体现。切分类型可以从功能或行为的角度来定义。因此，可以预期的是，移动网络运营商可以部署单个网络切分类型来满足具有多种多样需求的多个业务客户的需要(例如，车辆可能同时需要高带宽切分用于信息娱乐以及超可靠切分用于遥测辅助驾驶)。然而通信系统的资源是有限的。因此，服务质量的预测可以是网络切分的一个功能。它应在一个时间范围内通知期望QoS的汽车应用。

汽车行业对于相应切分的关注可能是无处不在的覆盖、链路容量、端到端通信延迟，无论是在密集的国家覆盖内(在任何地方，包括偏远地区)还是在全球可用性方面。然而，连接性也应当可靠且可预测。为此，针对给定路线的网络状态信息以及网络中的QoS机制可能会有所帮助。

然而，考虑到通常表征汽车安全相关的应用的严格时间约束，例如考虑到所涉及的适应延迟，对QoS的反应可能不够。这就是QoS预测的概念介入之处。

从DE 102012103694 A1中已知一种无线电台，该无线电台能够在移动通信系统中通信并且对移动通信系统的无线电信号实行测量。基于这些测量，无线电台确定移动通信系统的服务质量，并且决策该移动通信系统的数据的传输是否可能。

在EP 1324628 B1中描述了一种解决方案，该解决方案基本上专用于在移动节点(MN)上运行的自适应QoS管理单元，其旨在支持自适应实时应用以动态地适应于时变节点连接性和不同的无线电链路特性。它通过为服务提供预分配、保留、监控和适应与QoS相关的不同参数的可能性来支持动态无线互联网协议(IP)网络中的不同接入技术。

可能需要用于实现可靠的QoS预测功能的具体系统设计。需要详细说明许多设计和实现细节才会在标准化机构中批准此类设想理念。

发明内容

利用一种用于预测关于至少一个通信设备的至少一个通信链路的通信的服务质量的方法、一种对应的装置、一种通信服务预测服务器和一种对应的计算机程序来解决这些以及其它目的。

在下文提供了对根据本公开的方法、设备和计算机程序的有利的开发和改进。

在一个实施例中，本提议提供了一种用于预测关于至少一个通信设备的至少一个通信链路的通信的服务质量的方法。该方法包括：从所述通信设备向通信服务预测服务器发送服务质量预测请求消息，也称为QoS预测请求消息或QPREQ；在所述通信服务预测服务器中预测所述服务质量；以及将服务质量预测响应消息发送回给所述通信设备。将预测功能置于网络中被认为是最佳位置，因为需要来自网络的大量信息来准确地预测服务质量。

在另一实施例中，本提议涉及以下想法：所述QoS预测请求消息(QPREQ)在有效载荷部分中包括至少用于所述通信设备的所计划的行进路线以及所述通信设备正计划利用的服务的通信链路容量需求的信息条目，其中所述有效载荷部分可以可选地包括用于所计划的开始时间的信息条目。本提议非常适合计划车辆导航路线并广泛使用车辆通信能力(V2V、V2X或V2N通信)的重要场景。来自物流业的一个突出示例是计划所谓的“高密度车队”以用卡车远距离运送货物。由于高密度车队需要对车辆之间的距离进行协调控制，这对安全性至关重要，因此协调车队成员所需的V2V通信需要良好的服务质量。

在另一实施例中，本提议涉及以下想法：所述QoS预测请求消息在所述有效载荷部分中还包括以下的信息条目中的一个或二者：所述通信设备所配备的通信链路标识符以及所述通信设备正计划利用的服务的通信链路可靠性需求。此信息有助于网络中的QoS预测功能预先选择可能适当的某些通信服务类型。

在另一实施例中，该方法还包括以下步骤：从所述通信服务预测服务器向所述通信设备发送QoS预测请求确认消息，其中所述QoS预测请求确认消息包括用于所述通信服务预测服务器将要接受来自同一通信设备的更新的QoS预测请求消息的条件的信息条目。这一点很重要，因为QoS预测请求消息在通信服务预测服务器中引起高计算开销，使得对该服务器的访问需要受到限制。

在第一实施例中，有利的是，所述QoS预测响应消息在有效载荷部分中包括至少用于所述至少一个通信链路的预测通信链路容量的信息条目。通信链路容量是用于判定服务质量是否足以满足所计划的活动的最重要的判据。

在增强的实施例中，该方法包括：所述QoS预测响应消息在所述有效载荷部分中还包括以下的信息条目中的一个或多个：所预测的通信链路可靠性、所预测的通信链路容量置信度、所预测的通信链路可靠性、所述QoS预测的有效时间和所述预测对其有效的服务开始时间。利用这样的进一步的信息条目，发出请求的通信设备可以非常准确地确定所计划的活动是否可以开始。

对于用于预测至少一个通信设备的至少一个通信链路上的通信的服务质量的对应的装置，如果其包括QoS预测功能块和用于确定沿着所述QoS预测功能块将针对其来预测QoS的所计划的行进路线的通信小区的通信小区定位块则是有利的。如果所计划的活动正在利用基于小区的移动通信系统则这将非常重要，因为通信设备将仅在沿着行进路线的小区中进行登记。

同样，如果所述装置还包括信道建模预测块则是有利的，所述信道建模预测块预测通信信道模型简档，所述通信信道模型简档被转发给所述QoS预测功能块。需要准确的信道模型来预测不同时间的服务质量。当通信设备沿行进路线移动时，信道模型随时间和位置而变化。因此，相应地适应预测功能的最佳方式是为预测功能提供包括针对不同时间和地点的不同信道模型的信道模型简档。

就此而言，在以下情况下是有利的：所述装置还包括交通流量预测块，其预测沿所计划的行进路线的区域中的其它通信设备的数量，其中所述交通流量预测块与所述信道建模预测块连接，以便向所述信道建模预测块通知交通密度，并且从而向其通知将针对其预测信道模型的信道上的负载。

另一重要的修改涉及以下思想：所述装置还包括周围环境建模块，其预测所述通信设备在沿着所计划的行进路线行进时的周围环境，其中所述交通周围环境建模块与所述信道建模预测块连接以相应地通知该块。这一点很重要，因为服务质量可能受到周围环境(诸如建筑物、其它地标、地形条件等)中的通信的静态和动态障碍的影响。此块可以广泛利用对应的详细地图。但是它也可以利用来自配备有周围环境观察传感器的其它车辆的信息。

为此目的，所述信道建模预测块、所述通信小区定位块和所述周围环境建模块具有针对关于所述发出请求的通信设备的所计划的行进路线和所计划的开始时间的信息的输入。该信息可以取自QoS预测请求消息。

同样，为通信服务预测服务器配备这种装置是有利的。

对于对应的计算机程序来说，有利的是该计算机程序包括程序代码，该程序代码在处理设备中运行时实行根据本提议的方法中的通信服务预测服务器的步骤。

附图说明

在附图中示出了本公开的示例性的实施例，并且在以下描述中更详细地解释了它们。

在附图中：

图1图解说明了V2V和V2X通信系统的原理架构；

图2示出了车辆的电子系统的框图；

图3示出了用于预测至少一个通信设备的至少一个通信链路上的通信的服务质量的装置的第一提议的框图；

图4示出了图解说明通信设备与服务质量预测装置之间的消息交换的图示；

图5示出了服务质量预测请求消息的消息格式；

图6示出了服务质量预测请求确认消息的消息格式；

图7示出了服务质量预测请求响应消息的消息格式；以及

图8示出了用于预测至少一个通信设备的至少一个通信链路上的通信的服务质量的装置的第二提议的框图。

具体实施方式

本说明书说明了本公开的原理。因此将领会的是，本领域技术人员将能够设想到虽然本文中没有明确地描述或示出但体现了本公开的原理的各种布置。

本文中所记载的全部示例和条件语言意图用于教学目的以帮助读者理解本公开的原理和由发明人所贡献的概念以便深化本领域，并且要被理解为不限于这样具体记载的示例和条件。

此外，意图使在本文中记载本公开的原理、方面和实施例及其具体示例的全部陈述涵盖其结构和功能等同物两者。附加地，这些等同物意图包括当前已知的等同物以及将来开发的等同物两者，即，所开发的实行相同功能的任何元件，而不管结构如何。

因此，例如，本领域技术人员将领会到的是，本文中呈现的任何示图都表示体现本公开的原理的说明性电路的概念视图。

可以通过使用专用硬件以及能够结合适当的软件来执行软件的硬件来提供附图中示出的各种元件的功能。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个个体处理器(它们中的一些可以是共享的)来提供。此外，不应当将术语“处理器”或“控制器”的明确使用解释成排它地指代能够执行软件的硬件，而可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储装置。

也可以包括常规和/或定制的其它硬件。类似地，图中所示的任何开关仅是概念性的。它们的功能可以通过程序逻辑的运算、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互、或甚至人工地来执行，特定技术可由实现者选择，如从上下文更具体地理解的那样。

在本发明中，被表达为用于实行指定功能的部件的任何元件意图涵盖实行该功能的任何方式，包括例如a)实行该功能的电路元件的组合或b)采用任何形式的软件，因此，包括固件、微代码等等，与用于执行该软件的适当电路相结合以实行该功能。按照本发明的公开内容在于以下事实：由各种所述部件提供的功能被组合并且以按照本发明的方式结合在一起。因此认为可以提供这些功能的任何部件都等同于本文中所示的部件。

图1示出了本提议的系统架构。附图标记10表示用户设备。所描绘的用户设备被例示为车辆，并且更具体地，它是汽车。在其它示例中，它可以被不同地例示，例如，智能电话、智能手表、平板计算机、笔记本计算机或膝上型计算机等等。示出的是乘用车。如果以车辆为例，则它可以是任何类型的车辆。其它类型的车辆的示例是公共汽车、摩托车、商用车辆、特别是卡车、农业机械、建筑机械、轨道车辆等。本发明的使用通常将是在陆地车辆、铁路车辆、船舶和可能的飞机中。车辆10配备有包括对应的天线的车载连接模块160，使得车辆10可以参与任何形式的移动通信服务。图1图解说明了车辆10可以向移动通信服务提供商的基站210发送信号并且从移动通信服务提供商的基站210接收信号。

这样的基站210可以是5G移动通信服务提供商的eNodeB基站。基站210和对应的设备是具有多个网络小区的5G移动通信网络的部分，其中每个小区由一个基站210来服务。

5G网络架构类似于LTE(长期演进)网络架构，并且包括三个子系统：用户设备(UE)、接入网络(AN)和核心网络(CN)。

在LTE网络中，E-UTRAN是用于LTE的接入网络；它在无线电接口中使用OFDMA来与用户设备进行通信。核心网络中使用所谓的演进型分组核心(EPC)来提供全IP架构，以提供对各种服务(例如互联网服务)的访问。

IP服务的服务质量(QoS)可以根据每种服务的需求(例如，比特率、滞后、误码率等)进行调整。它的信令通过外部服务平台(例如IMS)透明地传送给EPC核心网络。

在LTE中，UE与外部网络之间的IP分组传输服务称为EPS承载服务。同样，接入网络提供的分组传输服务称为E-UTRAN无线电接入承载(ERAB)。

EPC和E-UTRAN二者中的物理设备之间的互连是通过基于IP网络的技术实现的，因此传输网络是常规的IP网络。这样，任何LTE网络基础设施都包含IP元件，诸如路由器、DHCP服务器和DNS服务器。

图1中的基站210靠近车辆10正在行驶的主要道路。当然，其它车辆也可能在路上行驶。在LTE的术语中，移动终端对应于用户设备UE，该用户设备UE允许用户访问经由无线电接口连接到UTRAN或演进UTRAN的网络服务。通常，这样的用户设备对应于智能电话。当然，移动终端也被用在车辆10中。汽车10配备有所述车载连接模块OCU 160。该OCU对应于LTE通信模块，车辆10可以利用该LTE通信模块在下游方向接收移动数据，并且可以在上游方向发送这样的数据。该OCU 160进一步配备有与无线电接入技术相对应的多RAT技术。多RAT网络结合了若干种无线电接入技术，以向用户给予服务(例如UMTS、LTE、Wi-Fi)。对于车辆中的应用以及对于V2V和V2X通信能力的实现方式来说，将主要结合以下技术：LTE-V对应于4G移动通信技术；LTE PC5对应于5G移动通信技术；以及WLAN p对应于IEEE 802.11p通信技术。

就LTE移动通信系统而言，LTE的演进UMTS陆地无线电接入网络E-UTRAN由多个eNodeB组成，提供E-UTRA用户平面(PDCP/RLC/MAC/PHY)和针对UE的控制平面(RRC)协议终止。eNodeB借助于所谓的X2接口来彼此互连。eNodeB还借助于所谓的S1接口连接到EPC(演进分组核心)200，更具体地，借助于S1 MME接口连接到MME(移动性管理实体)，并且借助于S1-U接口连接到服务网关(S-GW)。

如图1描绘的那样，E-UTRAN接入网络可以包括允许UE与EPC核心网络之间的连接性的ENodeB。基站210通过如下3个接口与系统的其它元件进行通信：E-UTRAN Uu、S1和X2。接口E-UTRAN Uu也称为LTE Uu或简称为LTE无线电接口，其允许ENodeB和UE之间的数据传输。应当注意，配备有OCU单元160的车辆10也可以被视为UE设备。此传输以及E-UTRAN Uu接口的控制操作所需的所有功能和协议均在eNodeB中实现。eNodeB 210通过S1接口与EPC核心网络200连接。可选地，eNodeB 210可以使用X2接口在它们之间进行连接。这些连接可以用于交换信令消息以处置无线电资源(例如，以减少干扰)，并且还用于当用户在切换程序期间从一个eNodeB 210移至另一个eNodeB 210时管理流量。

从该通用架构，图1示出了eNodeB 210经由S1接口连接到EPC 200，并且该EPC200连接到互联网300。车辆10向其发送消息和从其接收消息的后台服务器320也连接到互联网300。在协同和自主驾驶领域，后台服务器320通常位于交通控制中心。图1中还示出了替选的布置。用附图标记220来标记通信服务预测服务器。可以依无线通信技术来将S1接口减少到实践，诸如借助于定向天线的微波无线电通信或基于光缆的有线通信技术。最后，还示出了基础设施网络组件。这可以通过路侧单元RSU 310来例示。为了易于实现，考虑全部组件已经分配了互联网地址，通常以IPv6地址的形式，使得可以相对应地路由在这些组件之间传输消息的包。

5G网络架构的各种接口是标准化的。其特别涉及各种规范，这些规范为了充分公开进一步的实现细节的目的而是公众可用的。

这些车辆还配备有用于观察周围环境的部件。被用来捕获环境对象的传感器系统基于取决于应用的不同测量方法。广泛的技术是与无线电探测和测距相对应的RADAR、与光探测和测距相对应的LIDAR、相机2D和3D以及超声波传感器以及其它的。

图2示意性地示出了车辆的车载电子系统的框图。车载电子系统的部分是信息娱乐系统，该信息娱乐系统包括：触敏显示单元20、计算设备40、输入单元50和存储器60。显示单元20包括用于显示可变图形信息的显示区域和被布置在显示区域上方的操作员界面(触敏层)，用于由用户来输入命令。

存储器设备60经由另外的数据线80连接到计算设备40。在存储器60中，象形图目录和/或符号目录与象形图和/或符号一起存放，以用于附加信息的可能的叠加。

信息娱乐系统的其它部分(诸如相机150、无线电140、导航设备130、电话120和仪表组110)经由数据总线100与计算设备40连接。因为数据总线100是根据所考虑的ISO标准11898-2的CAN总线的高速变体。替选地，例如，使用诸如IEEE 802.03cg之类的基于以太网的总线系统是另一个示例。也可使用其中经由光纤来进行数据传输的总线系统。示例是MOST总线(面向媒体的系统传输)或D2B总线(国产数字总线)。对于入站和出站无线通信来说，车辆10配备有通信模块160。如上面提到的那样，该通信模块160通常被称为车载连接模块OCU。它可以用于移动通信，例如根据5G标准的移动通信。该通信模块还配备有如上面提到的多RAT技术。

附图标记172表示发动机控制单元。附图标记174对应于与电子稳定性控制相对应的ESC控制单元，而附图标记176表示传输控制单元。这样的控制单元(其全部都被分配给传动系的类别)的联网通常与CAN总线系统(控制器局域网络)104一起发生。由于各种传感器都安装在机动车辆中，而且这些传感器不再仅连接到个体控制单元，所以这样的传感器数据也经由总线系统104分发给个体控制设备。

然而，现代机动车辆还可以具有另外的组件，诸如像LIDAR(光探测和测距)传感器186或RADAR(无线电探测和测距)传感器那样的另外的环境扫描/观察传感器以及更多摄像机，例如，作为前置相机、后置相机或侧面相机。这样的传感器被越来越多地用于车辆中以供环境观察。在机动车辆中可以提供另外的控制设备，诸如自动驾驶控制单元ADC 184和自适应巡航控制单元ACC 182等。在车辆中可能还有其它系统，诸如用于车辆间距离测量的UWB收发器。UWB收发器通常可以被用于短距离观察，例如3至10m的短距离观察。RADAR和LIDAR传感器可以被用于扫描高达250m或150m的范围，而相机的覆盖范围为30至120m。组件182至186连接到另一通信总线102。以太网总线是该通信总线102的选择，因为它具有更高的数据传输带宽。适应于汽车通信特殊需求的一个以太网总线在IEEE 802.1Q规范下进行标准化。此外，可以经由来自其它道路参与者的V2V通信来接收用于周围观察的许多信息。特别是对于那些不在观察车辆视线LOS内的道路参与者来说，经由V2V通信来接收关于他们的方位和运动的信息是非常有利的。

附图标记190表示车载诊断接口。出于经由通信接口160将车辆相关的传感器数据传输到另一车辆或传输到中央计算机320或220的目的，提供了网关30。该网关连接到不同的总线系统100、102、104和106。网关30被适配成将它经由一根总线接收到的数据转换成另一根总线的传输格式，以便该数据可以以那里指定的包来分发。为了将该数据转发到外面，即，转发到另一机动车辆或转发到中央计算机320，车载单元160配备有通信接口用来接收这些数据包，并且进而将这些数据包转换成相对应地使用的移动无线电标准的传输格式。如果要在不同总线系统之间交换数据，则网关30采取全部必要的格式转换。

图3示出了此处提出的用于架构概念的第一实施例，其具有针对QoS预测功能的上述介绍的具体实现细节。预测功能可以实现于后台服务器中或者位于移动无线电网络的核心中。一个实施例将后台服务器置于无论如何都可获得关于道路上的交通的许多信息的地方，因此例如在交通控制中心的后台服务器320处。然而，在替选的布置中，可以通过实现位于核心网络中的预测功能来远程访问关于交通流量的该信息。替选地，它可以被置于靠近多个其它eNodeB 210所属的区域中的eNodeB 210的边缘云计算机处。另一替选的位置是核心网络EPC处的通信服务预测服务器220。

附图标记1610表示QoS预测功能块。QoS预测功能块1610的任务是预报针对所计划的V2V或V2X或V2N通信的QoS参数并相应地通知发出请求的车辆。将进一步描述QoS预测功能块1610将如何执行该任务。所得到的被预测的QoS参数将经由线路1611传回给发出请求的车辆。然后，发出请求的车辆可以决定其要为哪个所计划的通信类型保留资源。将在经适配的另一请求中传送该信息。

附图标记1620表示信道建模块，其执行计算所预测的信道模型的功能。所预测的信道模型是到QoS预测功能块1610的重要输入。可以以信道模型简档的形式生成所预测的信道模型，即，针对不同时间和地点计算的多个信道模型。信道建模块1620也需要可靠的信息来执行其任务。它经由线路1641从交通流量预测块1640接收信息。它可以经由线路1621从发出请求的车辆接收有关车辆打算用于其所计划的V2V或V2X或V2N通信的频率或链路的另外的输入。该块估计负载预测，即需要通过各种V2V或V2X或V2N信道进行传送的数据量。此处可以看出，将预测功能块1610置于交通控制中心是正确的位置，因为应该可在对应的交通控制中心处获得关于该区域中交通密度的最佳估计。另外，信道建模块1620经由线路1651接收关于发出请求的车辆的周围环境的信息。再次地，这可以以简档的形式提供，在所述简档中将针对不同的时间和地点提供多个周围环境模型。在一个实施例中，周围环境模型将包含关于可能从其发生信号反射的障碍物(例如，沿道路的建筑物或道路上的车辆)的信息。可以从对应的详细地图中获取静态对象。如上所述，将从配备有对应的周围环境扫描/观察传感器的车辆接收有关道路上车辆的信息。

交通流量预测块1640和周围环境建模块1650两者都接收关于车辆的所计划的路线以及路线将开始的对应时间或时间段的信息。可选地，周围环境建模块1650还将从发出请求的车辆获得关于周围环境观察的信息。

附图标记1630表示小区定位块。在该块中，将确定沿着遵循发出请求的车辆的计划路线的路径的移动通信小区。将在线路1632上将所确定的小区标识符转发给预测功能块1610。在一个实施例中，该信息还可以取自对应的详细地图。此外，该小区定位块还包括调度功能块，该调度功能块通常包括也应用于eNodeB 210的调度器中的相同类型的调度算法。调度操作的结果将在线路1631上转发到预测功能块1610。所分配的资源(即，在小区定位块1630中的调度算法为所请求的通信类型分配的资源块)也将被转发给预测功能块1610。此类信息将通过线路1633来传输。经由线路1634，来自发出请求的车辆的关于所计划的通信类型、相应的所计划的通信类型的QoS需求、所请求的预测范围和所请求的预测可靠性的信息被转发给预测功能块1610。

总之，预测功能块1610可以在不同级别上执行预测功能，一个可以是链路级别，其中将确定哪个通信链路提供哪个服务质量级别。其次，预测功能块1610可以在系统级别上执行预测功能，其中预分配资源块而且其中将确定要估计什么QoS参数值(诸如块错误率/分组错误率、端到端等待时间、吞吐量等)。

图4示出了发出请求的车辆10与通信服务预测服务器220之间的消息交换过程。

如果车辆中的乘客正在用车辆导航系统计划行进路线，则他可能还希望在行进期间进行某些活动。首先，他可能想自己手动驾驶，或者他可能想使用车辆的自动驾驶能力。如果他想使用自动驾驶，则与手动操纵相比，车辆对V2V和V2X通信的需求更加严格。另外，当计划自动驾驶时，乘客可能想在乘车期间使用其它服务，这也导致对V2N通信的更严格的需求。此类活动的示例是看电视或视频、上网、听音乐、在线游戏、打电话或视频通话等。为了获得在乘车期间计划的活动的最佳连接性，本提议的想法在于事先向网络运营商通知行进路线以及可选的所计划的活动，并从网络运营商接收回关于他可以提供的服务质量的预报。服务质量是指不同的所支持的通信类型(例如V2V、V2X或V2N)的质量。替选地，其可以是某些服务的质量，诸如看电视或视频、上网、听音乐、在线游戏、打电话或视频通话呼叫等。然后，客户可以选择他是否能够接受。如果服务质量不够好，则他可能想要选择另一路线，或者他可能计划不同的活动。

图4示出了从车辆10向网络运营商的通信服务预测服务器220发送QoS预测请求消息QPREQ。通信服务预测服务器220以QoS预测请求确认消息QPREQACK来响应于发出请求的车辆。该确认消息可以包括更新条件，服务预测服务器220利用该更新条件来宣告服务器将在该条件下接受同一车辆的更新的QoS预测请求消息QPREQ。这样可以限制对通信服务预测服务器220的访问。这是必需的，因为每个请求都会导致服务器上的较高的计算开销。更新条件可能是关于最小等待时间、每时间段(例如，一天)的请求数量限制、使用通信服务预测服务器220的服务费等等的信息。图4中的以下虚线图解说明了车辆10发送更新的QoS预测请求消息QPREQU的事件。稍后，通信服务预测服务器220发送对原始QoS预测请求消息QPREQ或更新的QoS预测请求消息QPREQU的QoS预测响应消息QPRSP。

图5示出了QoS预测请求消息QPREQ的消息格式。用参考符号QPREQH表示消息头。在消息头中，至少有用于消息类型的条目和用于该消息所来自的UE地址的另一条目。如前所述，车载连接单元160已实现了有资格的UE类别。此处可以使用任何形式的适当地址信息。示例包括媒体访问控制地址MAC、国际移动台设备标识号IMEI等。在QoS预测请求消息QPREQ的有效载荷部分的第一字段CLID中，列出了车载连接单元160中可获得的通信链路。这可以是用于上行链路、下行链路或侧链通信方向的V2V、V2X或V2N通信链路中的任何通信链路。在字段TR中，将录入所计划的行进路线。在一个实施例中，它可以是以GPS轨道的形式。在随后的ST字段中，传送关于开始时间的条目，即用户已经录入的他想要何时开始该路线的时间或时间段。在有效载荷部分的LCR字段中，列出了针对与CLID字段中列出的不同的链路的链路容量需求。这可以采取延迟需求、数据速率需求、吞吐量需求等的形式。同样，在LRR字段中列出了链路可靠性需求。这可以采用可接受的块错误率、多普勒扩展限制等的形式。

图6示出了QoS预测请求确认消息QPREQACK的消息格式。在头部QPREQACKH中，录入消息类型和UE地址。有效载荷部分是可选的。如果存在，则有效载荷部分包括用于通信服务预测服务器220所规定的更新条件的至少一个字段QPREQUC。如上所述，这可以是以最小等待时间、每时间段(例如，一天)的请求数量限制、使用通信服务预测服务器220的服务费等等的形式的信息条目。

图7示出了QoS预测响应消息QPRSP的消息格式。附图标记QPRSPH表示消息头。再次，该头包括用于消息类型和该消息所指向的UE地址的条目。有效载荷部分中的第一字段CLID包括与QoS预测请求消息QPREQ的CLID字段中相同的条目。字段PLC列出了针对不同链路的所预测的链路容量，即所预测的延迟、所预测的数据速率、所预测的吞吐量等。字段PLREL列出了针对不同链路的所预测的链路可靠性，例如以块错误率、多普勒扩展等形式。字段CONPLC列出了所预测的链路容量置信度。这可以是以针对不同参数的百分比值形式，其中100％则意味着完全可靠。字段CONPLREL列出了所预测的通信链路容量可靠性。这可以是以针对不同链路可靠性参数的百分比值形式，其中100％则意味着完全可靠。在字段VTP中，传送关于消息中的预测值的有效时间的条目。最后，在字段STQP中，提供了使用所预测的服务质量的开始时间。通常，该值应对应于QoS预测请求消息QPREQ中的开始时间。

图8示出了针对架构概念的提议的第二实施例，其具有针对QoS预测功能的上述介绍的具体实现细节。该实施例是针对应用网络切分技术的情况提出的，该技术是5G移动通信系统设计的一部分。网络切分技术的使用在主观上简化了架构概念。在图8中，相同的附图标记表示与图3中相同的组件。在网络切分支持网络中，可以为利用此服务的客户端保留网络资源。这极大地简化了资源估计任务。因此，在QoS预测功能块1610中运行的架构以及估计过程实现起来要容易得多。由于仅特定服务的订户能够访问该服务，因此预测服务质量要容易得多。知道切分网络中的信道模型和负载是网络切分技术的一部分，使得在第一种方法中，可以省去块1620、1640和1650。块1630与图3中的块相似之处在于，它经由线路1635和1636从QoS预测请求消息QPREQ获得相同的输入信息路线和所计划的开始时间，并且经由线路1631、1632和1633向QoS预测功能块1610提供相同类型的信息。需要适应于网络切分技术，以便知道哪些信道和资源正在用于所请求的服务。然而，消息交换过程与图4中所示的相同。

要理解的是，可以用各种形式的硬件、软件、固件、专用处理器或它们的组合来实现所提出的方法和装置。专用处理器可以包括专用集成电路(ASIC)、精简指令集计算机(RISC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)。优选地，所提出的方法和装置被实现为硬件和软件的组合。此外，软件被优选地实现为有形地体现在程序存储设备上的应用程序。应用程序可以上传到包括任何合适架构的机器并且由其来执行。优选地，该机器在具有诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)和输入/输出(I/O)接口之类的硬件的计算机平台上实现。该计算机平台还包括操作系统和微指令代码。本文中所描述的各种过程和功能或者可以是微指令代码的部分或者可以是经由操作系统来执行的应用程序的部分(或它们的组合)。此外，各种其它的外围设备都可以连接到该计算机平台，诸如附加的数据储存设备和打印设备。

应该理解的是，图中所示的元件可以用各种形式的硬件、软件或它们的组合来实现。优选地，这些元件在一个或多个适当地编程的通用设备上以硬件和软件的组合形式来实现，所述一个或多个适当地编程的通用设备可以包括处理器、存储器和输入/输出接口。在本文中，短语“耦合”被定义成意指直接连接或者经由一个或多个中间组件而间接连接。这样的中间组件可以包括基于硬件和软件两者的组件。

要进一步理解的是，因为可以用软件来实现附图中所描绘的构成性系统组件和方法步骤中的一些，所以系统组件(或过程步骤)之间的实际连接可能根据对所提出的方法和装置进行编程所采用的方式而不同。考虑到本文中的教导，相关领域的普通技术人员将能够预料到所提出的方法和装置的这些以及类似的实现方式或配置。

本公开不限于这里所描述的示例性实施例。存在许多不同的适应和发展的范围，这些适应和发展也被认为属于本公开。

附图标记列表

10车辆

20触摸屏

30网关

40计算设备

50操作元件单元

60存储器单元

70到显示单元的数据线路

80到存储器单元的数据线路

90到操作元件单元的数据线路

100第一数据总线

102第二数据总线

104第三数据总线

106第四数据总线

110多功能显示器

120电话

130导航系统

140无线电

150相机

160车载连接单元

172引擎控制设备

174电子稳定性控制设备

176变速箱控制设备

182距离控制设备

184传动系统控制设备

186激光雷达传感器

190车载诊断连接器

200演进分组核心

210基站

220通信服务预测服务器

300互联网

310路侧单元

320后台服务器

1610 QoS预测功能块

1611第一线路

1620信道建模预测块

1621第二线路

1630小区定位块

1631第三线路

1632第四线路

1633第五线路

1634第六线路

1635第七线路

1636第八线路

1640交通流量预测块

1641第九线路

1650周围环境建模块

1651第十线路

QPREQ服务质量预测请求消息

QPREQACK服务质量预测请求确认消息

QPREQU更新的服务质量预测请求消息

QPRSP服务质量预测响应消息

QPREQH服务质量预测请求消息头

CLID通信链路标识符

TR行进路线

ST开始时间

LCR链路容量需求

LRR链路可靠性需求

QPREQACKH服务质量预测请求确认消息头

QPREQUC服务质量预测请求消息的更新条件

QPRSPH服务质量预测响应消息头

PLC所预测的通信链路容量

PLREL所预测的通信链路可靠性

CONPLC所预测的通信链路容量置信度

CONPLREL所预测的通信链路容量可靠性

VTP有效时间

STQP服务开始时间

Claims

1.一种用于预测关于至少一个通信设备(10)的至少一个通信链路的通信的服务质量的方法，所述方法包括：

从所述通信设备(10)向通信服务预测服务器(220)发送QoS预测请求消息(QPREQ)，在所述通信服务预测服务器(220)中预测所述服务质量，以及

将服务质量预测响应消息(QPRSP)发送回给所述通信设备(10)，

其中所述方法还包括以下步骤：从所述通信服务预测服务器(220)向所述通信设备(10)发送QoS预测请求确认消息(QPREQACK)，其中所述QoS预测请求确认消息(QPREQACK)包括所述通信服务预测服务器(220)将从同一个通信设备(10)接受更新的QoS预测请求消息(QPREQ)的条件(QPREQUC)的信息条目。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述QoS预测请求消息(QPREQ)在有效载荷部分中包括至少用于所述通信设备(10)的所计划的行进路线(TR)以及所述通信设备(10)正计划利用的服务的通信链路容量需求(LCR)的信息条目，其中所述有效载荷部分包括用于所计划的开始时间(ST)的信息条目。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述QoS预测请求消息(QPREQ)在所述有效载荷部分中还包括以下的信息条目中的一个或二者：所述通信设备(10)所配备的通信链路标识符(CLID)以及所述通信设备(10)正计划利用的服务的通信链路可靠性需求(LRR)。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述QoS预测响应消息(QPRSP)在有效载荷部分中包括至少用于所述至少一个通信链路的所预测的通信链路容量(PLC)的信息条目。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述QoS预测响应消息(QPRSP)在所述有效载荷部分中还包括以下的信息条目中的一个或多个：所预测的通信链路可靠性(PLREL)、所预测的通信链路容量置信度(CONPLC)、所预测的通信链路容量可靠性(CONPLREL)、QoS预测的有效时间(VTP)和所述预测对其有效的服务开始时间(STQP)。

6.一种用于预测至少一个通信设备(10)的至少一个通信链路上的通信的服务质量的装置，所述装置包括QoS预测功能块(1610)，其中所述QoS预测功能块(1610)被适配为预测所述服务质量并且将服务质量预测响应消息(QPRSP)发送回给所述通信设备(10)，其中所述装置包括通信小区定位块(1630)，其用于确定沿着所计划的行进路线的通信小区，所述QoS预测功能块(1610)将针对所述所计划的行进路线预测QoS，其中所述通信小区定位块(1630)被适配为从所述通信设备(10)接收QoS预测请求消息(QPREQ)，

其中所述装置被适配为向所述通信设备(10)发送QoS预测请求确认消息(QPREQACK)，其中所述QoS预测请求确认消息(QPREQACK)包括所述装置将从同一个通信设备(10)接受更新的QoS预测请求消息(QPREQ)的条件(QPREQUC)的信息条目。

7.根据权利要求6所述的装置，所述装置还包括信道建模预测块(1620)，其预测通信信道模型简档，所述通信信道模型简档被转发到所述QoS预测功能块(1610)。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述装置还包括交通流量预测块(1640)，其预测沿着所计划的行进路线的区域中的其它通信设备的数量，所述交通流量预测块(1640)与所述信道建模预测块(1620)连接。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述装置还包括周围环境建模块(1650)，其预测所述通信设备(10)在沿着所计划的行进路线行进时的周围环境，所述周围环境建模块(1650)与所述信道建模预测块(1620)连接。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述信道建模预测块(1620)、所述通信小区定位块(1630)和所述周围环境建模块(1650)具有用于关于所计划的行进路线和所计划的开始时间的信息的输入。

11.一种通信服务预测服务器，其包括根据权利要求6至10中的任一项所述的装置。

12.一种计算机可读存储介质，在其上存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序代码，所述程序代码在处理设备中运行时执行根据权利要求1至5中的任一项所述的方法中的通信服务预测服务器(220)的步骤。