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聊聊C-V2X拥塞测试的那些事儿之：理论篇

2022-02-15 19:18:52·  来源：罗德与施瓦茨中国  
　
近日，在晋江市区发生了这样暖心的一幕一辆救护车从和平中路行驶过来准备送病人到市医院恰好这时左转的交通信号灯显示为红灯前方车辆听到救护车声音后纷纷“闯红
近日，在晋江市区
发生了这样暖心的一幕


一辆救护车从和平中路行驶过来
准备送病人到市医院
恰好这时
左转的交通信号灯显示为红灯
前方车辆听到救护车声音后
纷纷“闯红灯”
为救护车打开救护通道
为病人送医救治赢得宝贵时间
市民怒赞
干的漂亮！

如何在拥堵路段
进一步技术上实现智慧交通信号设施的操控
快速优雅地为急救车让路
那就来看看C-V2X技术
--智享出行，C-V2X进入发展快车道--
C-V2X ，即 Cellular Vehicle-to-Everything ，车联万物，是基于蜂窝网络的车用无线通信技术。同其他车联网技术相比，C-V2X在性能、成本和标准化等方面都具有显著优势。
急救车通行，就是C-V2X技术的典型应用场景之一——交通信号优先。部署了C-V2X技术后，支持V2I（车对基础设施）通信的C-V2X技术将触发交通信号优先权，并提前规划交通信号配时，如将急救车辆发出的C-V2X直接通信信号与更大的蜂窝网络（V2N，车对网络）相结合，可进一步改善交通管理，做到在预计车辆接近和到达的时间内，确保交叉口车流清空，以便急救车辆能够更快通行。
行业普遍认为，基于 C-V2X 的车联网，很可能成为 5G 时代最先成功的垂直行业应用场景。而中国将成为C-V2X技术的领跑者。在政策和市场双重驱动下，C-V2X正在中国加速商用。
随着5G的大规模落地，V2X逐渐推进，未来我们将遇到更多挑战，而拥塞就是其中一个显而易见的难点。试想一下一个普通的早高峰场景，成百上千辆装载着V2X的车在路上，产生的庞大通信交换量，必然会造成信号拥塞，导致通信质量下降。因此，对C-V2X进行拥塞测试非常重要。
--V2X拥塞测试之理论篇--

让我们先来捋一捋V2X拥塞测试的基本理论。
频谱资源是无线通信的基础。工业和信息化部无线电管理局在2018年10 月25 号正式发布了《车联网（智能网联汽车）直连通信使用5905-5925 MHz 频段管理规定（暂行）》，规划5905-5925 MHz 作为基于LTE-V2X 技术的车联网（智能网联汽车）直连通信的工作频段。这20 MHz的频谱就是V2X直连通信的基础。
V2X由部署在车端的OBU（车载单元）和部署在路段的RSU（路侧单元）组成。这20 MHz要承载OBU和RSU的通信需求。OBU和RSU又是如何区分的呢？目前中国通用的做法是进行双池资源分配，即OBU的发送从
5905 MHz~5915 MHz，共50RB，RSU的发射从5915 MHz~5925 MHz，共50RB。OBU和RSU的接收在整个20 MHz带宽内进行。这部分的内容可以参考CCSA《基于LTE的车联网无线通信技术支持直连通信的终端设备技术要求》附录A 中表A.1 LTE-V2X车载终端PC5初始预配置参数。我们截取其中部分表格进行说明。
表 1 LTE-V2X 车载终端 PC5 初始预配置参数
可以看到，整个100RB带宽被分成了两个资源池，一个对应OBU，即车载终端发送，一个对应RSU，即路侧设备发送。在资源分配的过程中涉及到一些重要的时频域参数，例如sl-Subframe-r14，sizeSubchannel，numSubchannel，startRB-Subchannel。
图2: 频域划分
上图表示了一个频域划分了三个子信道，即numSubchannel = 3， 而每个子信道占用的资源为4RB，即sizeSubchannel = 4RB。注意，实际上的用户的数量是小于等于子信道数量的，即一个用户可以占用多个子信道，具体以该用户需要的消息类型与数据载荷有关系。为方便我们只简单讨论极限情况，即子信道数量等于用户数量。
而时域上以16个子帧为周期进行资源调度，即bitmap size = 16 ， 这16个子帧中，置0 的位置不允许进行发射，而置1的子帧位置允许进行资源发送，发送的Pattern为 “1000,1100,0100,1110”。
在计算最终消息数量的时候，还需要再进一步了解V2X的实际应用，即交通场景。目前业界通用的标准场景定义在 《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准》和《合作式智能运输系统+车用通信系统应用层及应用数据交互标准（第二阶段）》两份规范中，这两部分规范通常也称之为DAY1和DAY2的交通场景。
表2总结了部分DAY1用例中的交通场景，以安全类场景为例，数据更新频率为10 Hz，即消息发送间隔为100ms，基于这个约束条件进行后续的计算及仿真讨论。
表2 部分DAY1用例中的交通场景
结合表1中的OBU发送可以看到，时频域上可以规划5个subchannel，如果按照每条消息占用1ms的时域资源，按照100ms的发送周期，则在时域可以分配100个用户，在频域可以最多分配5个用户，则一共可以分配5*100，即500个用户。当然，如果一个OBU占用了更多的Subchannel, 消息数会相应减少。
解决拥塞问题就需要进行拥塞控制。目前车载终端一般采用基于PC5测量的信道忙率（CBR）和信道占用率（CR）。CBR是子信道的一部分，它的s-rssi度量超过了在100 ms中观察到的一个预配置的阈值。CR是在1000 ms的测量周期内由UE用于其传输的子信道的总数量除以配置的子信道的总数。UE基于CBR测量获得相应的信道占用率限制值（CR_limit），并适应其Tx参数以满足CR_limit。
车辆拥塞测试的理论基础就先聊到这儿
后续我们将基于仪表的仿真测试进行实测阐述
想知道如何基于
CMW500+SMBV100B和Canoe.Car2x
进行大规模车辆仿真以及场景测试吗？
继续密切关注我们的最新更新吧！
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