CN115362695A - 用于v2x服务的对等通信 - Google Patents

Abstract

提供了用于车辆对一切(V2X)服务的对等(P2P)通信。V2X设备基于V2X设备的V2X ID与对等V2X设备建立P2P连接。

Description

用于V2X服务的对等通信

技术领域

本公开涉及为车辆对一切(V2X)服务提供对等(P2P)通信的方法，以及使用该方法的装置。

背景技术

车辆是将乘客从一个地方移动到另一地方的设备。一个有代表性的示例是汽车。车辆对一切(V2X)通信技术(其意指车辆对物体通信)是指车辆与其它车辆、行人、道路基础设施、服务器等进行通信以提供一系列服务的技术。

针对V2X，诸如电气和电子工程师协会(IEEE)、第三代合作伙伴计划(3GPP)等标准化组织提供了各种通信规范。专用短程通信(DSRC)是基于IEEE 802.11p的通信标准协议。蜂窝-V2X(C-V2X)是基于3GPP蜂窝通信协议的通信标准协议。通常，V2X关注通过车辆之间的直接通信的车辆安全，但最近V2X包括经由网络与外围装置进行通信的车辆对基础设施通信。

正在尝试扩展V2X技术以应用于行人和其它电子装置，而不是简单地用于车辆安全(例如，车辆对车辆以及车辆对外围装置)。

发明内容

技术问题

本公开提供一种用于车辆对一切(V2X)服务的装置和方法。

技术方案

在一个方面，一种用于车辆对一切(V2X)服务的装置包括：处理器；以及存储器，所述存储器在工作上与所述处理器联接并且被配置成存储指令，当所述指令由所述处理器执行时，所述指令使所述装置执行功能。所述功能包括：向V2X服务器发送注册会话消息，所述注册会话消息包括所述装置的V2X ID和所述装置的私有网际协议(IP)地址；向所述V2X服务器发送用于请求与对等装置的对等(P2P)连接的连接请求消息，所述连接请求消息包括所述对等装置的V2X ID；从所述V2X服务器接收连接响应消息，所述连接响应消息包括所述对等装置的V2X ID和所述对等装置的私有IP地址；以及与所述对等装置建立所述P2P连接。

在另一方面，提供了一种用于车辆对一切(V2X)服务的方法。由V2X装置执行的所述方法包括：向V2X服务器发送注册会话消息，所述注册会话消息包括所述V2X装置的V2XID和所述V2X装置的私有网际协议(IP)地址；向所述V2X服务器发送用于请求与对等装置的对等(P2P)连接的连接请求消息，所述连接请求消息包括所述对等装置的V2X ID；从所述V2X服务器接收连接响应消息，所述连接响应消息包括所述对等装置的V2X ID和所述对等装置的私有IP地址；以及与所述对等装置建立所述P2P连接。

在又一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上存储有能够由处理器执行以执行功能的计算机可读指令。所述功能包括：向V2X服务器发送注册会话消息，所述注册会话消息包括V2X装置的V2X ID和所述V2X装置的私有网际协议(IP)地址；向所述V2X服务器发送用于请求与对等装置的对等(P2P)连接的连接请求消息，所述连接请求消息包括所述对等装置的V2X ID；从所述V2X服务器接收连接响应消息，所述连接响应消息包括所述对等装置的V2X ID和所述对等装置的私有IP地址；以及与所述对等装置建立所述P2P连接。

有益效果

可以为更多样化的用户以及车辆提供V2X服务。

附图说明

图1示出了应用本说明书的实施方式的系统。

图2示出了使用四叉树的拼块的示例。

图3示出了设置了订阅区域的示例。

图4是例示根据本说明书的实施方式的用于V2X服务的方法的流程图。

图5示出了用于V2X服务的协议栈的示例。

图6示出了使用V2X服务的对等(P2P)通信的示例。

图7示出了使用中继的P2P通信中的连接的示例。

图8示出了使用中继的P2P通信中的数据传输的示例。

图9示出了用于V2X服务的P2P通信中的与服务器的连接。

图10和图11示出了从V2X服务器接收用于P2P通信的信息的过程。

图12至图14示出了执行P2P通信的过程。

图15示出了添加了P2P功能的协议栈的示例。

图16示出了用于P2P通信的建议消息格式的示例。

图17示出了用于端点信息的IE格式。

图18示出了用于P2P有效载荷的IE格式。

图19示出了使用ping过程建立连接的过程。

图20示出了根据本说明书的实施方式的用于V2X的P2P通信过程。

图21示出了应用用于V2X的P2P通信的应用的示例。

图22示出了应用用于V2X的P2P通信的应用的另一示例。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述在本说明书中公开的实施方式，但是相同或相似的组件与附图标记无关地被指派相同的附图标记，并且将省略对其的重复描述。以下描述中使用的组件的后缀“模块”和“单元”仅考虑到编写说明书的便利性而给出或混合，它们本身没有不同的含义或作用。另外，在描述本说明书中公开的实施方式时，如果确定相关已知技术的详细描述可能会混淆本说明书中公开的实施方式的主旨，则将省略其详细描述。另外，附图只是为了便于理解本说明书中公开的实施方式，本说明书中公开的技术思想不受附图的限制。

包括序数的用语(例如，第一、第二等)可以用于描述各种元件，但元件不受用语的限制。上述用语仅用于将一个组件与另一组件区分开来的目的。

当元件被称为“连接”或“联接”到另一元件时，可以理解它可以直接连接或联接到另一元件，但其它元件可以存在于它们之间。另一方面，当提到某个元件“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，应该理解为中间不存在其它元件。

除非上下文另有明确规定，否则单数表达包括复数表达。

在本申请中，诸如“包括”或“具有”之类的用语旨在指定说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合存在，但应理解这并不排除添加或存在一个或更多个其它特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合的可能性。

根据本说明书的实施方式的车辆可以被定义为在道路或轨道上行驶的运输工具。车辆可以包括汽车、轮船、飞机、火车、摩托车、自行车等。车辆可以包括具有发动机作为动力源的内燃机车辆、具有发动机和电动马达作为动力源的混合动力车辆、具有电动马达作为动力源的电动车辆及其组合。

根据本说明书的实施方式的车辆对一切(V2X)装置是指基于软件向用户提供V2X功能和V2X服务的装置，并且也称为SoftV2X装置。V2X装置可以基于用户操作的电子装置(例如，用户设备(UE)、移动站(MS)、移动终端(MT)、用户终端(UT)、蜂窝电话、膝上型电脑、手持装置、平板电脑、无人机、消费电子产品等)中的硬件和/或软件来实现。V2X装置可以作为车载单元(OBU)安装在车辆或电子装置上以向车辆提供V2X功能和服务。设置在车辆内部或外部的V2X装置可以通过无线接口连接到车辆以向车辆提供V2X功能和V2X服务。

图1示出了应用本说明书的实施方式的系统。

系统包括V2X装置100和V2X服务器200。V2X装置100可以通过基站310或路侧单元(RSU)320与V2X服务器200进行通信。V2X装置100可以使用无线通信协议与基站310、RSU320、邻近车辆350和/或邻近V2X装置进行通信。对无线通信协议没有限制。无线通信协议可以包括专用短程通信(DSRC)、蜂窝-V2X(C-V2X)、WiFi、蓝牙和/或基于第三代合作伙伴计划(3GPP)的蜂窝通信协议(例如，宽带码分多址(WCDMA)、长期演进(LTE)、新无线电(NR)等)。

V2X服务器200从管理区域内的V2X装置100接收一个或更多个V2X消息。V2X服务器200可以将收集的一个或更多个V2X消息转发给订阅V2X装置100。

V2X消息可以由V2X装置100(或RSU 320)周期性地或非周期性地发送到V2X服务器200，并且是提供V2X装置100(或由RSU 320管理的装置)的状态信息的消息。例如，V2X装置100每秒可以发送10条V2X消息。V2X服务器200从多个V2X装置收集V2X消息，并将V2X消息转发给订阅V2X装置。

下表示出了包括在V2X消息中的信息元素的示例。并非所有信息元素都是必需的，并且名称只是示例。可以根据策略或情况添加/更改/删除信息元素。

[表1]

由V2X装置100发送到V2X服务器200的V2X消息称为上行链路(UL)V2X消息，并且由V2X服务器200发送到V2X装置100的V2X消息称为下行链路(DL)V2X信息。

V2X装置100可以包括处理器110和存储器120。处理器110实现V2X装置100的功能并且可以包括一个或更多个软件模块。V2X装置100还可以根据功能包括各种附加装置(例如，显示器、用户接口和无线调制解调器)。

V2X服务器200连接到一个或更多个基站310和/或RSU 320，并且包括向V2X装置100提供V2X功能和V2X服务的计算硬件。V2X服务器200可以是基于移动/多路接入边缘计算(MEC)的服务器或基于集中式的服务器。V2X服务器200可以称为诸如Geocast服务器或SoftV2X服务器的其它名称。V2X服务器200可以包括处理器210和存储器220。处理器210实现V2X服务器200的功能，并且可以包括一个或更多个软件模块。

处理器110和210可以包括专用集成电路(ASIC)、中央处理单元(CPU)、应用处理器(AP)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、微控制器、芯片组、逻辑电路、数据处理装置和/或其组合。在以下实施方式的软件实现中，用于执行本文描述的功能的软件代码可以存储在存储器120和220中并且由处理器110和210执行。

存储器120和220可以存储处理器110和210可访问的信息。信息可以包括处理器110和210可执行的指令和/或处理器处理的数据。存储器120和220可以包括在工作上用于存储信息的任何形式的计算机可读介质。例如，存储器120和220包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、数字视频盘(DVD)、光盘、闪存、固态驱动器(SSD)、硬盘驱动器及其组合。

消息排队遥测传输(MQTT)用作V2X装置100与V2X服务器200之间的消息排队协议，但这只是示例。可以使用高级消息排队协议(AMQP)、超文本传输协议(HTTP)和/或供应商特定协议。

现在，将更详细地描述针对V2X服务设置区域。在下文中，拼块(tile)是指用于设置订阅区域的地理基本单元。在下文中，矩形以拼块的形式示出，但这仅是示例。拼块的形状没有限制(例如，多边形或圆形)。

图2示出了使用四叉树的拼块的示例。

四叉树通过将地图(即，世界地图)分解为四个相等的象限、子象限等来表示二维空间的划分。象限的大小根据缩放级别而变化，并且每个象限对应于拼块。这里，示出了级别为1、2和3的情况。级别越大，拼块的尺寸越小。在每个级别，唯一的ID被指派给拼块。拼块ID可以具有与级别相对应的比特数。

V2X装置可以基于其位置信息(例如，纬度和经度)获取它所在的拼块的ID。V2X装置和/或V2X服务器可以根据情况通过调整级别来调整区域的大小。

在以下实施方式中，V2X服务的区域定义如下。

-管理区域：由V2X服务器管理的区域。管理区域包括一个或更多个拼块。

-订阅区域：V2X装置请求订阅V2X服务器的区域。订阅区域可以称为诸如关注区域、影响区域或地理广播(geocast)区域的另一名称。订阅区域包含一个或更多个拼块。订阅区域可以被包括在一个管理区域中，并且可以跨由多个V2X服务器管理的多个管理区域来定义。

-发布区域：V2X装置向V2X服务器发布V2X消息的区域。发布区域可以在每个级别中包括一个拼块。发布区域可以指示V2X装置当前所在的拼块。部分或全部发布区域可以与订阅区域交叠。

图3示出了设置了订阅区域的示例。

第一订阅区域被设置到第一V2X装置410，第二订阅区域被设置到第二V2X装置450。每个V2X装置可以周期性地或非周期性地(例如，当它的位置已改变时)设置/改变/删除订阅区域。每个V2X装置可以向V2X服务器请求订阅区域的设置/改变/删除。

包括在第一订阅区域中的拼块数量为9，包括在第二订阅区域中的拼块数量为25，但包括在订阅区域中的拼块数量或订阅区域的形状不受限制。订阅区域可以包括V2X装置所在的拼块。另选地，订阅区域可以包括除了V2X装置所在的拼块之外的一个或更多个拼块。

第一V2X装置410可以生成第一V2X消息并且周期性地将第一V2X消息发送到V2X服务器。第二V2X装置450可以生成第二V2X消息并且周期性地将第二V2X消息发送到V2X服务器。

V2X服务器可以将在订阅区域中或周围接收到的一个或更多个V2X消息转发到与订阅区域相关的V2X装置。

设置订阅区域的装置可以称为“订阅者装置”。将V2X消息发送到V2X服务器的装置可以称为“提供者装置”。V2X装置可以是订阅者装置、提供者装置或订阅者装置和提供者装置两者。V2X服务器可以将管理区域中的提供者装置发送的V2X消息转发给订阅者装置。

V2X服务器可以将与订阅者装置的订阅区域“相关联”的提供者装置的V2X消息传递到订阅者装置。与订阅者装置的订阅区域相关联的提供者装置可以称为“被订阅的提供者装置”。与订阅者装置的订阅区域相关联的提供者装置可以满足以下条件(i)至(iii)中的至少一个：(i)提供者装置的部分或全部发布区域与订阅者装置的订阅区域交叠；(ii)提供者装置的部分或全部订阅区域与订阅者装置的订阅区域交叠；和/或(iii)提供者装置发送V2X消息的位置在订阅者装置的订阅区域内。

根据条件(i)或(iii)，V2X服务器将在第一订阅区域中接收到的V2X消息传递给第一V2X装置410。V2X服务器将在第二订阅区域中接收到的V2X消息传递给第二V2X装置450。

由于第一V2X装置410位于第二订阅区域中，所以V2X服务器可以将第一V2X消息转发给第二V2X装置450。第二V2X装置450是订阅者装置，并且第一V2X装置410是被订阅的提供者装置。

由于第二V2X装置450不位于第一订阅区域中(这意指不满足条件(i)或条件(iii))，所以V2X服务器不将第二V2X消息转发给第一V2X装置410。第二V2X装置450不是第一V2X装置410的提供者装置。如果考虑条件(ii)，则第二V2X装置450可以是第一V2X装置410的提供者装置。

图4是例示根据本说明书的实施方式的用于V2X服务的方法的流程图。

在步骤S510，V2X装置向V2X服务器发送请求订阅V2X服务的订阅请求。订阅请求可以包括关于V2X装置的标识符、位置等的信息。V2X服务器可以响应于订阅请求而向V2X装置发送用于许可或拒绝订阅的订阅响应。

在步骤S520，V2X装置可以将与V2X服务相关的区域配置发送给V2X服务器。区域配置可以包括在单独的消息中或包括在订阅请求中。区域配置包括关于订阅区域的配置和/或修改的信息。

在步骤S530，V2X服务器可以从管理区域中的V2X装置收集V2X消息，并执行消息过滤。

V2X服务器从第二V2X装置接收第一V2X消息(步骤S541)，并从第三V2X装置接收第二V2X消息(步骤S542)。假设第二V2X装置属于第一V2X装置的订阅区域，而第三V2X装置不属于第一V2X装置的订阅区域。

在步骤S550，V2X服务器将属于第一V2X装置的订阅区域的第一V2X消息发布给第一V2X装置。第一V2X装置是订阅者装置，并且第二V2X装置是提供者装置。由于第三V2X装置的V2X消息没有传递给第一V2X装置，因此第三V2X装置不是第一V2X装置的提供者装置。

如果有多个V2X消息要发送到第一V2X装置，则多个V2X消息可以单独发布或作为单个消息发布。

消息过滤是V2X服务器对要发送给已完成订阅请求的V2X装置的V2X消息进行过滤。消息过滤可以称为在多个提供者装置当中选择与订阅者装置相关联的被订阅的提供者装置的过程。可以根据V2X装置的订阅区域和/或状态来不同地定义过滤条件。例如，如果订阅区域中的V2X装置数量较多，则可以修改过滤条件以使得过滤掉更多的消息。过滤条件可以与V2X装置的风险程度有关。

图5示出了用于V2X服务的协议栈的示例。

应用层提供各种V2X服务，例如道路安全、驾驶辅助、交通管理、信息娱乐等。消息层根据用于将信息发送到目标装置的预定消息协议生成消息。尽管使用消息排队遥测传输(MQTT)作为消息协议，但这只是示例。可以使用高级消息排队协议(AMQP)、超文本传输协议(HTTP)和/或供应商特定协议。

传输层安全性(TLS)负责机密性。传输控制协议/网际协议(TCP/IP)实现IP网络接口。

众所周知的X.509证书可用于V2X服务。这仅仅是示例，也可以使用电气和电子工程师协会(IEEE)1609.2证书。对于V2X装置与V2X服务器之间的通信，首先建立使用TLS的安全会话。

在基于常规直接通信的传统V2X通信中，发送方单方面向接收方发送信息，但无法进行信息交换。V2X服务器仅将提供者装置的V2X消息传递给订阅者装置，但不帮助所有V2X装置彼此交换信息。

V2X装置之间存在对等(P2P)应用的需求。在V2X环境中，P2P应用包括聊天、语音通话、透视(see-through)、数据共享、传感器共享等。

图6示出了使用V2X服务的对等(P2P)通信的示例。

车辆620、自行车630和行人640都是V2X装置。例如，车辆620、自行车630和行人640可以携带V2X装置，可以配备V2X装置，或者可以连接到V2X装置。假设车辆620、自行车630和行人640都已经完成了与V2X服务器610的订阅请求，并且订阅区域也彼此交叠。V2X服务器610将车辆620、自行车630和行人640之一的V2X消息传递给其余方。

车辆620可以接收自行车630的第一V2X消息并且可以预测自行车630在车辆620的行驶路径上移动并且存在碰撞风险。车辆620向V2X服务器发送带有该威胁通知的第二V2X消息，并且V2X服务器可以将V2X消息转发给自行车630和行人640。然而，即使自行车630接收到第二V2X消息，它也难以在风险检测延迟或未应用风险检测应用的情况下正确通知骑行者。而且，虽然威胁通知也被传递给行人640，但这在实践中可能是不必要的通知。

以下实施方式提出了一种在V2X环境下进行P2P通信的方法。

所有移动电话都连接到服务提供商的网络地址转换(NAT)并具有私有IP地址。对于P2P通信，需要NAT遍历技术来知道对方的公共IP地址。

NAT遍历中有三种主要技术：中继、连接反转(connection reversal)和用户数据报协议(UDP)打孔。在下文中，提出了经由V2X服务器进行P2P通信的中继和不经由V2X服务器进行UDP打孔的中继。

在以下附图中，“D”表示目的地地址，“S”表示源地址，并且“P”表示消息的有效载荷。VD-A是第一V2X装置，VD-B是第二V2X装置。A-ID是VD-A的V2X ID，B-ID是VD-B的V2X ID。NAT-A是与VD-A相关联的NAT，并且NAT-B是与VD-B相关联的NAT。每个装置的地址或端口号只是示例。

VD-A和VD-B各自向V2X服务器发送订阅请求，并且这些装置的订阅区域被设置。VD-A从VD-B接收至少一条V2X消息，并且VD-B从VD-A接收至少一条V2X消息。VD-A和VD-B共享彼此的V2X ID。

图7示出了使用中继的P2P通信中的连接的示例。中继方法是这样的概念：当具有私有IP地址的两个V2X装置之间无法直接通信时，通过具有公共IP地址的外部服务器中继P2P数据包。

在步骤1中，假设VD-A的私有IP地址是“10.1.1.1”，而VD-B的私有IP地址是“10.2.2.2”。VD-A和VD-B各自发送注册会话消息以建立与V2X服务器的连接。此消息包含A-ID或B-ID。

每个V2X装置生成自己的V2X ID，并将带有V2X ID的V2X消息发送到V2X服务器。V2X装置通过V2X服务器接收到周围V2X装置的V2X消息，并且可以知道周围V2X装置的位置和V2X ID。

在步骤2中，将注册会话消息通过NAT-A/NAT-B传递给V2X服务器，并且建立VD-A与V2X服务器以及VD-B与V2X服务器之间的TCP连接或UDP连接。NAT-A/NAT-B确定图7中示出的绑定条目和过滤条目。

在步骤3中，V2X服务器存储VD-A和VD-B的公共IP地址/端口号、私有IP地址/端口号和V2X ID。

图8示出了使用中继的P2P通信中的数据传输的示例。这示出了通过图7所示的连接接收用于P2P通信的信息的过程。

在步骤4中，VD-A向V2X服务器发送用于VD-B的P2P数据包。数据包的有效载荷包括B-ID。

在步骤5中，V2X服务器通过NAT-A接收数据包。

在步骤6中，V2X服务器可以基于数据包中的B-ID知道数据包的目的地地址和端口号(6.2.2.2:30000)。V2X服务器将数据包发送给VD-B。V2X服务器将有效载荷中的B-ID去除，以便VD-B可以接收数据包。

在步骤7中，因为接收到的数据包中的信息与过滤条目匹配，所以NAT-B接受该数据包。因此，VD-B可以接收到VD-A的数据包。

在通过所提出的中继的P2P通信中，消息始终经过V2X服务器。这有利于传输一次性的、相对紧急的消息，例如，威胁通知。

在下文中，提出了一种在不经过V2X服务器的情况下执行P2P通信的方法。这对于诸如聊天等连续消息传输是有利的。

图9示出了在用于V2X服务的P2P通信中的与服务器的连接。

在步骤1中，VD-A和VD-B各自向V2X服务器发送用于连接建立的注册会话消息。注册消息的有效负载包括私有IP地址/端口号和V2X ID。

在步骤2中，注册会话消息通过NAT-A/NAT-B发送到V2X服务器。NAT-A和NAT-B存储绑定信息和过滤信息，如图9所示。这是NAT具有端点相关(Endpoint-Dependent)特性的情况。如果NAT具有端点无关(Endpoint-Independent)属性，则入站数据包过滤(InboundPacket Filtering)变为NAT-A：允许{AnyIP:AnyPort}到{5.1.1.1:60000}。

在步骤3中，V2X服务器接收到的注册会话消息包括被NAT改变的V2X装置的{源IP地址，源端口号}信息和未被NAT改变的V2X装置的有效载荷。V2X服务器存储VD-A和VD-B的公共端点地址、私有端点地址和V2X ID。

图10和图11示出了从V2X服务器接收用于P2P通信的信息的过程。

在步骤4中，想要与VD-B进行P2P通信的VD-A向V2X服务器发送带有B-ID的连接请求消息。

在步骤5中，通过NAT-A向V2X服务器发送连接请求消息。NAT-A根据步骤2中生成的绑定信息改变连接请求消息的{源IP地址：源端口号}。

在步骤6中，接收连接请求消息的V2X服务器向VD-A发送连接响应消息。V2X服务器可以基于连接请求消息中的B-ID知道VD-A请求与VD-B进行P2P通信。连接响应消息包含VD-B的公共端点地址和VD-B的私有端点地址。

在步骤7中，已经接收到连接响应消息的NAT-A根据过滤规则将该消息转发给VD-A。VD-A可以知道想要进行P2P通信的VD-B的公共端点地址和私有端点地址。

在步骤8中，V2X服务器向VD-B发送包括VD-A的地址信息(A-ID、公共端点地址、私有端点地址)的连接请求消息。该步骤可以与步骤6基本同时进行。

在步骤9中，已经接收到连接请求消息的NAT-B根据过滤规则接受该消息并发送给VD-B。因此，VD-B也可以知道VD-A的地址信息。

根据步骤6和8，对等私有端点地址被V2X服务器包含在消息中。这是在VD-A和VD-B连接到同一个NAT时，基于私有IP地址进行P2P通信而无需通过NAT进行地址转换。

图12至图14示出了执行P2P通信的过程。

在步骤10中，VD-A向VD-B发送第一P2P数据包。第一P2P数据包的目的地地址是VD-B的公共端点地址。第一P2P数据包可以包括ping请求。

在步骤11中，接收第一P2P数据包的NAT-A根据绑定信息改变第一P2P数据包的{源IP地址：源端口号}。然后，添加用于新的目的地VD-B的过滤规则。这个生成过滤规则的过程就是UDP打孔。

在步骤12中，已经接收到第一P2P数据包的NAT-B将其丢弃。这是因为接收到的数据包的源信息在NAT-B的当前过滤信息中是不存在的。

在步骤13中，VD-B向VD-A发送第二P2P数据包。第二P2P数据包的目的地地址是VD-A的公共端点地址。第二P2P数据包可以包括ping请求。

在步骤14中，接收第二P2P数据包的NAT-B根据绑定信息改变第一P2P数据包的{源IP地址：源端口号}。然后，添加用于新的目的地VD-A的过滤规则。现在，NAT-B也完成了UDP打孔。

在步骤15中，接收第二P2P数据包的NAT-A根据步骤11生成的过滤规则将第二P2P数据包发送给VD-A。最终，VD-A成功接收到第二P2P数据包。

在步骤16中，VD-A向VD-B发送第三P2P数据包。

在步骤17中，第三P2P数据包通过NAT-A。

在步骤18中，根据步骤14中生成的过滤规则，NAT-B将接收到的第三数据包转发给VD-B。

在通过V2X服务器建立连接请求之后，两个V2X装置之间的P2P通信成为可能。通过将对等装置的V2X ID、公共IP地址和私有IP地址彼此共享，无论NAT不同还是NAT相同，都可以进行对等通信。

图15示出了添加了P2P功能的协议栈的示例。

添加了用于P2P服务的P2P应用层和用于P2P连接和消息处理的P2P消息层。数据报TLS(DTLS)用于P2P通信的安全性，而UDP用作传输层。

图16示出了用于P2P通信的建议消息格式的示例。

将信息元素(IE)包括在UDP有效载荷中。下表示出了消息类型的示例。

[表2]

类型ID	消息类型
		1	注册会话
2	连接请求
		3	连接响应
4	Ping请求
		5	Ping响应
6	P2P数据

图17示出了用于端点信息的IE格式。

IP类型指示端点IP信息是IPv4还是IPv6。端点IP信息的长度对于IPv4可以是4个八位字节，对于IPv6可以是16个八位字节。

图18示出了用于P2P有效载荷的IE格式。

下表是用于注册会话消息的IE格式。下表中的名称和长度仅为示例。“M”代表“强制”，“O”代表“可选”，“V”代表“值”，并且“TLV”代表“类型、长度、值”。主机V2X ID指示发送该消息的V2X装置的V2X ID。对等V2X ID指示接收该消息的V2X装置的V2X ID。

[表3]

IEI	IE	参考	存在性	格式	长度
							注册会话ID	消息类型	M	V	1
	主机V2X ID		M	V	4
						50	主机私有端点	端点信息	O	TLV	9-21

下表是用于连接请求消息的IE格式。

[表4]

IEI	IE	参考	存在性	格式	长度
							连接请求ID	消息类型	M	V	1
	对等V2X ID		M	V	4
							对等公共端点	端点信息	O	TLV	9-21
50	对等私有端点	端点信息	O	TLV	9-21

当V2X装置向作为目的地的V2X服务器发送连接请求消息时，不包括可选的IE。当V2X装置向作为目的地的对等V2X装置发送连接请求消息时，包含可选的IE。

下表是用于连接响应消息的IE格式。该消息由V2X服务器发送到发送连接请求的V2X装置。

[表5]

IEI	IE	参考	存在性	格式	长度
							连接响应ID	消息类型	M	V	1
	对等V2X ID		M	V	4
							对等公共端点	端点信息	O	TLV	9-21
50	对等私有端点	端点信息	O	TLV	9-21

下表是用于ping请求消息的IE格式。ping请求用于建立连接或保持连接处于活动状态。ping请求可以以m的间隔发送多达k次，直到接收到ping响应。例如，m可以是1秒，并且k＝5，但没有限制。

[表6]

IEI	IE	参考	存在性	格式	长度
							Ping请求ID	消息类型	M	V	1
	主机V2X ID		M	V	4
							对等V2X ID		M	V	4

下表示出了用于ping响应消息的IE格式。

[表7]

IEI	IE	参考	存在性	格式	长度
							Ping响应ID	消息类型	M	V	1
	主机V2X ID		M	V	4
							对等V2X ID		M	V	4

下表示出了用于P2P数据的IE格式。

[表8]

IEI	IE	参考	存在性	格式	长度
							P2P数据ID	消息类型	M	V	1
	主机V2X ID		M	V	4
							对等V2X ID		M	V	4
51	有效载荷	P2P有效载荷	O	TLV	4-n

由于P2P数据IE可能具有较大的有效载荷大小，因此IE的长度可以用2个字节表示。P2P数据IE中的有效载荷可以包括所有P2P应用数据和/或V2X信息(参见表1)。当UDP的目的地地址被指定为V2X服务器时，P2P数据也可以用于中继方法。

图19示出了使用ping过程建立连接的过程。

在步骤S1910和S1920中，如果ping请求超过最大重传次数(k)，则连接失败。

在步骤S1930中，VD-A向VD-B发送用于建立连接的ping请求。然后，启动计时器。

在步骤S1940中，当定时器到期时，检查是否执行了重传。

在步骤S1950中，在定时器运行的同时，检查是否接收到ping响应。

在步骤S1960中，当接收到ping响应时，VD-A检查ping响应是否由VD-B发送。当ping响应中的主机V2X ID与VD-B的V2X ID匹配时，并且ping响应中的对等V2X ID与VD-A的V2X ID匹配时，P2P连接被建立。

图20示出了根据本说明书的实施方式的用于V2X的P2P通信过程。

在步骤S2010中，VD-A向V2X服务器发送具有自己的私有IP地址和V2X ID的注册会话消息。在步骤S2015，VD-B向V2X服务器发送具有自己的私有IP地址和V2X ID的注册会话消息。

在步骤S2020中，希望与VD-B进行P2P通信的VD-A向V2X服务器发送连接请求消息。

在步骤S2030中，V2X服务器向VD-A发送连接响应消息。并且，在步骤S2035中，V2X服务器向VD-B发送连接请求消息。

在步骤2040，VD-A(或VD-B)向VD-B(或VD-A)发送ping请求消息。发送的第一ping请求消息被NAT丢弃。之后，ping请求消息经过NAT。

在步骤2050中，VD-B向VD-A发送ping请求消息。在步骤S2055中，已经从VD-A接收到ping响应消息的VD-B建立了P2P连接。

在步骤S2060中，VD-A向VD-B发送ping请求消息。在步骤S2055中，已经从VD-B接收到ping响应消息的VD-A建立了P2P连接。现在可以进行正常的P2P通信。

图21示出了应用用于V2X的P2P通信的应用的示例。

根据图21的子图(A)，周围V2X装置被显示在主机V2X装置的屏幕上的地图上。显示周围V2X装置的区域可以对应于订阅区域。

根据图21的子图(B)，用户可以在周围V2X装置当中选择想要进行P2P通信的对等V2X装置。这里，“聊天(Chat)”、“语音(Voice)”和“查看(See)”被例示为P2P通信的服务，但这只是示例。

根据图21的子图(C)，主机V2X装置向所选择的对等V2X装置请求P2P通信。

图22示出了应用用于V2X的P2P通信的应用的另一示例。

根据图22的子图(A)，示出了已经接收到用于P2P通信的语音通话请求的对等V2X装置的界面屏幕。用户可以选择接受或拒绝。

根据图22的子图(B)，显示了当对等V2X装置接受了P2P通信时主机V2X装置的界面屏幕。当主机V2X装置显示“语音通话被接受”时，用户可以按下OK并与对方发起语音通话。

P2P连接的操作如下。P2P通信的请求和接受基于令牌方法。例如，当实现本实施方式的应用被安装在移动电话上时，分配Q(Q>1)个令牌。每次请求被执行时，令牌都会递减。每次请求被准予时，令牌都会递增。因此，为了提出请求，需要批准对方的请求，这样请求和接受才能彼此公平地进行。

当IP地址发生变化时，每个V2X装置必须重新建立P2P连接。如果在一定时间段内没有接收到对应于绑定和过滤条目的数据，则每个NAT可以删除该条目。每个V2X装置需要周期性地发送特定数据(例如，ping请求)以维持P2P连接。如果V2X装置在一定时间段内没有发送ping请求，则NAT会自动删除该条目并断开连接。可以根据是否接收到响应于ping请求的ping响应来检查P2P连接是否被维持。如果接收到ping响应，则维持连接。如果没有收到ping响应，则确定连接断开，并且可以重新开始连接建立过程。

在上述示例中，尽管已经使用一系列步骤或框基于流程图描述了方法，但是本公开不限于所述步骤的顺序，并且一些步骤可以以与剩余步骤不同的序列执行或可以与剩余步骤同时执行。此外，本领域技术人员可以理解，流程图中所示的步骤并非排他性的，可以包括其它步骤，或者可以删除流程图中的一个或更多个步骤而不影响本公开的范围。

Claims (14)

1.一种用于车辆对一切V2X服务的装置，所述装置包括：

处理器；以及

存储器，所述存储器在工作上与所述处理器联接并且被配置成存储指令，当由所述处理器执行所述指令时，所述指令使所述装置执行包括以下各项的功能：

向V2X服务器发送注册会话消息，所述注册会话消息包括所述装置的V2X ID和所述装置的私有网际协议IP地址；

向所述V2X服务器发送用于请求与对等装置的对等P2P连接的连接请求消息，所述连接请求消息包括所述对等装置的V2X ID；

从所述V2X服务器接收连接响应消息，所述连接响应消息包括所述对等装置的V2X ID和所述对等装置的私有IP地址；以及

与所述对等装置建立所述P2P连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置的V2X ID包括由所述装置随机选择的值。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，与所述对等装置建立所述P2P连接包括：

向所述对等装置发送ping请求；以及

从所述对等装置接收作为对所述ping请求的响应的ping响应，

其中，所述ping请求和所述ping响应包括所述装置的V2X ID和所述对等装置的V2XID。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述连接响应消息包括所述对等装置的公共IP地址。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述功能还包括：

向所述V2X服务器发送用于配置订阅区域的订阅请求，

其中，所述对等装置属于所述订阅区域。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述功能还包括：

通过所述V2X服务器从所述对等装置接收V2X消息，

其中，所述V2X消息包括所述对等装置的V2X ID。

7.一种用于车辆对一切V2X服务的方法，所述方法由V2X装置执行并且包括以下步骤：

向V2X服务器发送注册会话消息，所述注册会话消息包括所述V2X装置的V2X ID和所述V2X装置的私有网际协议IP地址；

向所述V2X服务器发送用于请求与对等装置的对等P2P连接的连接请求消息，所述连接请求消息包括所述对等装置的V2X ID；

从所述V2X服务器接收连接响应消息，所述连接响应消息包括所述对等装置的V2X ID和所述对等装置的私有IP地址；以及

与所述对等装置建立所述P2P连接。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述V2X装置的V2X ID包括由所述V2X装置随机选择的值。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，与所述对等装置建立所述P2P连接的步骤包括：

向所述对等装置发送ping请求；以及

从所述对等装置接收作为对所述ping请求的响应的ping响应，

其中，所述ping请求和所述ping响应包括所述V2X装置的V2X ID和所述对等装置的V2XID。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述连接响应消息包括所述对等装置的公共IP地址。

11.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上存储有能够由处理器执行的计算机可读指令，所述计算机可读指令执行包括以下各项的功能：

向V2X服务器发送注册会话消息，所述注册会话消息包括V2X装置的V2X ID和所述V2X装置的私有网际协议IP地址；

向所述V2X服务器发送用于请求与对等装置的对等P2P连接的连接请求消息，所述连接请求消息包括所述对等装置的V2X ID；

从所述V2X服务器接收连接响应消息，所述连接响应消息包括所述对等装置的V2X ID和所述对等装置的私有IP地址；以及

与所述对等装置建立所述P2P连接。

12.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述V2X装置的V2X ID包括由所述V2X装置随机选择的值。

13.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，与所述对等装置建立所述P2P连接包括：

向所述对等装置发送ping请求；以及

从所述对等装置接收作为对所述ping请求的响应的ping响应，

其中，所述ping请求和所述ping响应包括所述V2X装置的V2X ID和所述对等装置的V2XID。

14.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述连接响应消息包括所述对等装置的公共IP地址。

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