蜂窝车联网（C-V2X）

是市场上首本全面介绍C-V2X技术的书籍，具有权威性和前瞻性。
大唐电信是C-V2X的主要推进者，于2012-2013年首家提出LTE-V2X概念及验证并主导3GPP国际标准制定，是我国C-V2X相关行业标准的牵头制定者。作者团队即是这个核心团队。

陈山枝：工学博士，教授级高级工程师，博士生导师。毕业于西安电子科技大学及北京邮电大学。国家杰出青年科学基金获得者，政府特殊津贴专家，新世纪百千万人才工程*人选。
现任中国信息通信科技集团有限公司党委常委、副总经理、专家委主任（大唐电信科技产业集团副总裁，大唐电信科技产业控股有限公司高级副总裁）。无线移动通信国家重点实验室主任，新一代移动通信无线网络与芯片技术国家工程实验室理事长及主任。
担任IEEE Fellow、中国电子学会理事、中国通信学会常务理事。现任四个IEEE权威通信期刊、《通信学报》和《电信科学》编委。曾任国家863计划信息技术领域专家组成员，以及国家「新一代宽带无线移动通信网」重大专项实施方案编制组专家成员等。为实现我国主导的TD-LTE 4G核心技术突破、国际标准制定和产业化做出了重要贡献。主持5G和车联网技术与标准研究及产业化工作。
已出版学术专著六部，其中SPRINGER出版的英文学术专著三部，在IEEE等*期刊发表SCI论文60多篇，申请和授权中国及欧美日韩发明专利50多件。曾获国家科学技术进步奖特等奖、一等奖、二等奖，国家技术发明奖二等奖、何梁何利基金科学与技术创新奖、光华工程科技奖等奖等荣誉。
胡金玲：工学硕士，教授级高级工程师，博士生导师。毕业于北京航空航天大学。现任大唐高鸿车联网首席专家及车联网事业部副总经理。曾获中国通信学会科学技术奖一等奖。

内 容 提 要
车联网是跨信息通信、汽车、交通等领域的交叉新兴技术。蜂窝车联网（C-V2X，Cellular Vehicle-to-Everything）技术是能保证低时延和高可靠性能的车联网专用无线通信技术。本书以车联网的发展背景、国内外发展态势为基础，以车联网基本应用和增强应用的性能需求为出发点，分析了车联网的系统架构和技术标准体系，重点介绍了C-V2X的两个技术演进阶段——LTE-V2X和NR-V2X的网络架构和关键技术，以及与C-V2X相关的其他关键技术、安全技术、频谱规划、产业发展与应用，并展望C-V2X的应用发展阶段、技术发展趋势。
本书的读者对象主要为从事与车联网相关的信息通信、交通、汽车、互联网等行业领域的技术研究、标准研究、产品开发、产业研究、政策研究、应用开发、业务运营等相关人员，以及高等院校相关专业的教师和学生。

陈山枝
北京邮电大学博士研究生毕业。教授级高级工程师，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，IEEE Fellow。现任中国信息通信科技集团有限公司（CICT）副总裁、专家委员会主任，无线移动通信国家重点实验室主任，负责4G和5G移动通信技术与标准研究及产业化工作。曾获国家科技进步奖特等奖、一等奖、二等奖，国家技术发明奖二等奖，何梁何利基金科学与技术创新奖，光华工程科技奖等。目前主要研究方向为B5G和6G、车联网等。
胡金玲
北京航空航天大学硕士研究生毕业。正高级工程师，现任职于大唐高鸿公司，公司车联网首席专家及智能网联事业部副总经理。无线移动通信国家重点实验室车联网学术带头人。曾获中国通信学会科学技术奖一等奖，2018年入选国务院特殊津贴人员。目前主要研究方向为C-V2X车联网、车路协同、车联网无线定位等。

第 1 章 概述 ………………………………………………………………………………………………… 001
1.1 车联网发展背景 ……………………………………………………………………………… 002
1.1.1 信息通信技术在汽车行业的应用与演进 ………………………………….. 003
1.1.2 信息通信技术在交通行业的应用与演进 ………………………………….. 013
1.1.3 车联网支持的车路协同与自动驾驶…………………………………………. 016
1.1.4 车联网与 C-V2X ……………………………………………………………………. 020
1.2 全球发展态势：政策、标准化 ………………………………………………………… 025
1.2.1 全球主要国家政策 …………………………………………………………………. 025
1.2.2 国际标准化组织 …………………………………………………………………….. 027
1.3 我国发展现状：政策、标准化 ………………………………………………………… 032
1.3.1 政策及规划 ……………………………………………………………………………. 033
1.3.2 标准制定 ……………………………………………………………………………….. 035
1.4 本书章节安排 …………………………………………………………………………………. 039
参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 041
第 2 章 车联网应用需求 ………………………………………………………………………………. 045
2.1 车联网基本应用需求 ………………………………………………………………………. 046
2.1.1 道路安全类应用 …………………………………………………………………….. 046
2.1.2 交通效率类应用 …………………………………………………………………….. 051
2.1.3 信息娱乐类应用 …………………………………………………………………….. 053
001
蜂窝车联网（C-V2X）
2.2 车联网增强应用需求 ………………………………………………………………………. 055
2.3 国内外车联网应用的标准进展 ………………………………………………………… 059
2.3.1 SAE ……………………………………………………………………………………….. 059
2.3.2 ETSI ………………………………………………………………………………………. 061
2.3.3 3GPP ……………………………………………………………………………………… 061
2.3.4 5GAA …………………………………………………………………………………….. 062
2.3.5 China SAE ……………………………………………………………………………… 064
2.3.6 IMT-2020（5G）推进组 C-V2X 工作组 …………………………………… 066
2.4 小结 ……………………………………………………………………………………………….. 067
参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 067
第 3 章 车联网系统架构与技术标准体系 ……………………………………………………… 071
3.1 车联网系统架构 ……………………………………………………………………………… 072
3.1.1 通信和应用视角下的车联网系统架构 ……………………………………… 072
3.1.2 车路协同视角下的车联网系统架构 …………………………………………. 074
3.1.3 智能交通视角下的车联网系统架构 …………………………………………. 076
3.2 车联网的技术挑战 ………………………………………………………………………….. 077
3.3 车联网技术标准体系 ………………………………………………………………………. 078
3.4 IEEE 802.11p 技术与标准 ………………………………………………………………. 080
3.4.1 IEEE 802.11p 技术 ………………………………………………………………….. 080
3.4.2 IEEE 802.11p 标准进展及演进 ………………………………………………… 089
3.5 C-V2X 技术与标准 ………………………………………………………………………….. 089
3.5.1 蜂窝车联网的设计思想 …………………………………………………………… 089
3.5.2 LTE-V2X 关键技术 ………………………………………………………………… 091
3.5.3 NR-V2X 关键技术 ………………………………………………………………….. 093
3.5.4 C-V2X 标准进展及演进 ………………………………………………………….. 095
3.6 IEEE 802.11p 与 C-V2X 技术对比 …………………………………………………… 097
3.7 IEEE 802.11p 和 C-V2X 仿真与实测性能对比 …………………………………. 099
3.7.1 NGMN V2X 工作组仿真结果 ………………………………………………….. 099
3.7.2 福特汽车（Ford）与大唐、高通（Qualcomm）实际道路测试结果
输出到 5GAA …………………………………………………………………………. 100
3.8 IEEE 802.11p 与 C-V2X 频谱 ………………………………………………………….. 102
3.9 小结 ……………………………………………………………………………………………….. 103
参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 103
002 Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X)
目录
第 4 章 LTE-V2X 技术 …………………………………………………………………………………. 107
4.1 研究背景与技术思路 ………………………………………………………………………. 108
4.2 技术需求 ………………………………………………………………………………………… 110
4.2.1 LTE-V2X 业务需求 ………………………………………………………………… 110
4.2.2 LTE-V2X 的技术挑战 …………………………………………………………….. 111
4.3 LTE-V2X 通信方式和网络架构………………………………………………………… 113
4.3.1 LTE-V2X 通信方式 ………………………………………………………………… 113
4.3.2 LTE-V2X 网络架构 ………………………………………………………………… 118
4.4 无线接口协议栈 ……………………………………………………………………………… 121
4.5 物理层关键技术 ……………………………………………………………………………… 124
4.5.1 传输波形、时频资源定义、传输信道处理流程 ……………………….. 125
4.5.2 物理信道和物理信号 ……………………………………………………………… 128
4.5.3 资源池配置 ……………………………………………………………………………. 130
4.6 资源分配方法 …………………………………………………………………………………. 134
4.6.1 概述 ………………………………………………………………………………………. 134
4.6.2 自主资源选择（模式 4） ……………………………………………………….. 136
4.6.3 基站分配资源（模式 3） ……………………………………………………….. 147
4.7 同步机制 ………………………………………………………………………………………… 148
4.8 服务质量管理与拥塞控制 ……………………………………………………………….. 151
4.8.1 服务质量管理 ………………………………………………………………………… 151
4.8.2 拥塞控制 ……………………………………………………………………………….. 152
4.9 LTE-V2X 对 Uu 接口的增强技术 …………………………………………………….. 154
4.10 LTE-V2X 直通链路增强技术 …………………………………………………………. 155
4.11 小结 …………………………………………………………………………………………….. 158
参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 159
第 5 章 NR-V2X 技术 ………………………………………………………………………………….. 161
5.1 背景介绍 ………………………………………………………………………………………… 162
5.2 NR-V2X 部署场景 …………………………………………………………………………… 163
5.3 NR-V2X 总体架构 …………………………………………………………………………… 165
5.3.1 NR-V2X 网络架构 ………………………………………………………………….. 166
5.3.2 NR-V2X PC5 协议栈和信道映射关系 ……………………………………… 168
5.4 NR-V2X PC5 单播、多播和广播通信模式管理 ……………………………….. 172
003
蜂窝车联网（C-V2X）
5.4.1 NR-V2X PC5 广播的管理 ……………………………………………………….. 172
5.4.2 NR-V2X PC5 多播的管理 ……………………………………………………….. 173
5.4.3 NR-V2X PC5 单播的管理 ……………………………………………………….. 174
5.5 NR-V2X 业务服务质量管理机制 ……………………………………………………… 176
5.6 NR-V2X 直通链路物理层技术 …………………………………………………………. 177
5.6.1 传输波形、参数集、部分带宽和时频资源的定义 ……………………. 177
5.6.2 物理信道结构 ………………………………………………………………………… 180
5.6.3 NR-V2X 直通链路控制信令 ……………………………………………………. 184
5.6.4 NR-V2X 资源池配置 ………………………………………………………………. 186
5.7 NR-V2X 直通链路的 HARQ 反馈机制 ……………………………………………… 188
5.7.1 NR-V2X 单播的 HARQ 反馈机制 ……………………………………………. 189
5.7.2 NR-V2X 多播的 HARQ 反馈机制 ……………………………………………. 189
5.7.3 PSFCH 资源确定方法 …………………………………………………………….. 192
5.7.4 多 PSFCH 时域冲突处理 ………………………………………………………… 194
5.8 NR-V2X 直通链路的资源分配方法 ………………………………………………….. 196
5.8.1 NR-V2X 模式 1 的资源分配方法 …………………………………………….. 196
5.8.2 NR-V2X 模式 2 的资源分配方法 …………………………………………….. 199
5.9 NR-V2X 直通链路的同步机制 …………………………………………………………. 206
5.9.1 NR-V2X 自同步过程 ………………………………………………………………. 206
5.9.2 直通链路同步信号块（S-SSB）资源的配置 ……………………………. 207
5.10 NR-V2X 直通链路的功率控制技术 ………………………………………………… 208
5.11 NR-V2X 直通链路信道状态信息（CSI）的测量和反馈方法 …………… 210
5.12 NR-V2X 拥塞控制机制 ………………………………………………………………….. 212
5.13 跨无线接入技术调度机制 ……………………………………………………………… 213
5.14 NR-V2X 与 LTE-V2X 设备内共存 …………………………………………………… 214
5.15 小结 ……………………………………………………………………………………………… 216
参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 216
第 6 章 与 C-V2X 应用相关的关键技术 ………………………………………………………… 219
6.1 C-V2X 与移动边缘计算 …………………………………………………………………… 220
6.1.1 移动边缘计算概述 ………………………………………………………………….. 220
6.1.2 C-V2X 与移动边缘计算融合应用场景 …………………………………….. 224
6.1.3 C-V2X 与移动边缘计算融合架构 ……………………………………………. 228
6.2 C-V2X 与 5G 网络切片 …………………………………………………………………… 231
004 Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X)
目录
6.2.1 5G 网络切片概述 …………………………………………………………………… 231
6.2.2 5G 网络切片支持车联网应用 ………………………………………………….. 237
6.3 C-V2X 与高精度定位、车用高精度地图 ………………………………………….. 239
6.3.1 C-V2X 高精度定位需求 ………………………………………………………….. 240
6.3.2 基于 RTK 的 GNSS 高精度定位系统架构 ………………………………… 241
6.3.3 基于 RTK 的 GNSS 高精度定位的关键技术 …………………………….. 242
6.3.4 高精度定位的发展趋势 ………………………………………………………….. 245
6.4 小结 ………………………………………………………………………………………………. 249
参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 249
第 7 章 C-V2X 车联网安全技术 …………………………………………………………………… 251
7.1 概述 ………………………………………………………………………………………………. 252
7.2 C-V2X 安全系统架构 ……………………………………………………………………… 255
7.3 C-V2X 通信层安全技术 ………………………………………………………………….. 257
7.3.1 C-V2X 通信层安全技术概述 …………………………………………………… 257
7.3.2 LTE-V2X 通信层安全技术 ……………………………………………………… 258
7.3.3 NR-V2X 通信层安全技术 ……………………………………………………….. 259
7.4 C-V2X 应用层安全技术 ………………………………………………………………….. 261
7.4.1 C-V2X 应用层安全技术概述 …………………………………………………… 261
7.4.2 C-V2X 应用层安全体系架构 …………………………………………………… 262
7.4.3 C-V2X 安全管理证书 ……………………………………………………………… 266
7.4.4 C-V2X 应用层安全机制 ………………………………………………………….. 268
7.4.5 C-V2X 安全管理系统部署模式 ……………………………………………….. 279
7.5 C-V2X 数据安全和隐私保护……………………………………………………………. 283
7.6 小结 ………………………………………………………………………………………………. 284
参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 285
第 8 章 C-V2X 车联网频谱需求与规划 ………………………………………………………… 287
8.1 C-V2X 车联网频谱需求研究……………………………………………………………. 288
8.1.1 车联网典型的安全应用 ………………………………………………………….. 288
8.1.2 车联网安全应用频谱需求分析 ……………………………………………….. 289
8.2 国际 C-V2X 频谱规划 …………………………………………………………………….. 297
8.2.1 美国 ………………………………………………………………………………………. 297
8.2.2 欧盟 ………………………………………………………………………………………. 299
005
蜂窝车联网（C-V2X）
8.2.3 日本 ………………………………………………………………………………………. 300
8.2.4 韩国 ………………………………………………………………………………………. 301
8.2.5 新加坡 …………………………………………………………………………………… 301
8.2.6 频率资源分配小结 ………………………………………………………………….. 302
8.3 我国 C-V2X 频谱规划 ……………………………………………………………………… 303
8.4 NR-V2X 频谱需求及规划展望 …………………………………………………………. 304
8.5 小结 ……………………………………………………………………………………………….. 306
参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 306
第 9 章 C-V2X 产业发展与应用 ……………………………………………………………………. 309
9.1 C-V2X 产业链构建 ………………………………………………………………………….. 310
9.2 C-V2X 产业联盟 ……………………………………………………………………………… 312
9.3 C-V2X 互联互通测试 ………………………………………………………………………. 314
9.3.1 V2X“三跨”互联互通应用 ……………………………………………………. 315
9.3.2 C-V2X“四跨”互联互通应用 ………………………………………………… 316
9.3.3 C-V2X“新四跨”互联互通应用 …………………………………………….. 319
9.3.4 国外与 C-V2X 相关互联互通测试 …………………………………………… 320
9.4 我国 C-V2X 示范区建设 ………………………………………………………………….. 321
9.5 我国 C-V2X 测试评估体系 ………………………………………………………………. 324
9.5.1 构建 C-V2X 测试评估体系的背景 …………………………………………… 324
9.5.2 构建 C-V2X 测试评估体系的方法 …………………………………………… 325
9.6 小结 ……………………………………………………………………………………………….. 328
参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 329
第 10 章 C-V2X 应用展望与新技术发展趋势 ……………………………………………….. 331
10.1 C-V2X 与智能交通、自动 驾驶的关系及其 3 个阶段应用 ……………… 332
10.1.1 C-V2X 与智能交通、自动驾驶的关系 …………………………………… 332
10.1.2 C-V2X 在智能交通、自动驾驶中的应用发展阶段 …………………. 334
10.2 C-V2X 新技术及发展趋势 ……………………………………………………………… 335
10.2.1 车联网无线传播环境信道建模 ………………………………………………. 335
10.2.2 基于 5G 和 B5G 的高精度定位 ……………………………………………… 337
10.2.3 雷达与通信融合在车联网中的应用 ……………………………………….. 339
10.2.4 C-V2X 与 MEC 的融合 …………………………………………………………. 342
10.2.5 基于区块链的车联网安全技术 ………………………………………………. 344
006 Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X)
目录
10.3 小结 …………………………………………………………………………………………….. 347
参考文献 ………………………………………………………………………………………………… 347
附录 A 缩略语 …………………………………………………………………………………………….. 351
附录 B …………………………………………………………………………………………………………… 365
附录 C …………………………………………………………………………………………………………… 367