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车联网基础设施系统级测试运维体系研究.pdf
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1、信息通信技术与政策车联网基础设施系统级测试运维体系研究李伯雄?于润东于胜波郭美英(中国信息通信研究院技术与标准研究所,北京10 0 19 1)摘要:我国积极推进车联网产业发展,国家级车联网先导区、智能网联汽车测试示范区、“双智”试点城市等积极部署车联网基础设施,目前在众多地区车联网基础设施的建设和服务过程中,仍然存在路侧信息准确性不够、可靠性不足等问题,尚未建立广泛适用的测试评价方法和建设运维体系。总结分析了当前车联网基础设施建设运营普遍存在的问题,尝试提出系统级测试评估体系,在推动车联网基础设施高质量建设和持续性运行服务。关键词:车联网基础设施;测试评估体系;基础设施运维中图分类号:TN92
2、9.11引用格式:李伯雄,于润东,于胜波,等。车联网基础设施系统级测试运维体系研究J信息通信技术与政策,2 0 2 4,50(3):6 6-7 2.D0I:10.12267/j.issn.2096-5931.2024.03.010文献标志码:A0引言近年来我国积极推进车联网产业发展,截至2 0 2 3年12 月,我国已部署超8 50 0 套车联网路侧单元(R o a d Si d e U n i t,R SU),多个路段建设部署毫米波雷达、激光雷达、摄像头等感知类设施和边缘计算服务器等计算类设备,支撑车路协同、智能驾驶等新技术验证推广。根据车联网C-V2x四跨”先导应用实践活动总结报告(2 0
3、 2 2 年)及各地车联网基础设施测试经验总结,发现目前多个地区仍然存在实际建成情况与标准不一致、路侧信息准确性不足等问题2 。此外,各地区普遍缺失基础设施运维体系,存在设施持续可用性保障不足等问题。本文尝试提出行业性系统级车联网基础设施测试评估体系,旨在帮助行业开展车联网基础设施的检验测试,保持基础设施的高效、稳定、长期运行,保障车联网基础设施对提升道路交通安全和效率应用的赋能效果3661车联网基础设施测试运维体系研究车联网基础设施测试评估体系主要涉及两个阶段:一是在建设阶段的验收测试,主要测试系统建成后的设备性能和服务能力,以检验车联网基础设施是否具备稳定、高效的服务能力;二是在运营阶段的
4、运维监测,以持续性检验车联网基础设施是否可以稳定提供服务。1.1建设阶段测试体系在建设阶段,应对基础设施中的关键设备及系统开展性能和标准符合性测试,测试对象至少应包含车联网路侧基础设施、车联网通信网络、车联网平台以及车联网通信安全证书。车联网路侧基础设施主要包括路侧信息和路侧感知系统。对路侧信息开展协议一致性测试和应用消息准确性测试;对路侧感知系统开展目标感知性能测试、交通检测性能测试。车联网通信网络需要对蜂窝车联网(Cellular专题:车联网技术与产业融合创新2024年第3期VehicletoEverything,C-V2X)通信网络开展网络覆盖性测试和射频协议一致性测试,对5G蜂窝网络以
5、及车联网平台骨干网、承载网等有线网络开展网络性能测试。车联网平台主要对平台与RSU之间、平台开放接口等方面开展接口协议一致性测试,对平台设备接人、事件处理、数据分析等方面开展基础服务能力测试,对平台在设备管理、告警管理等方面开展运维管理能力测试。车联网通信安全证书主要包括证书管理机制、安全协议一致性、安全隐私保护、安全通信性能等方面的测试。车联网基础设施测试评估体系框架如图1所示。1.2运营阶段监测体系在车联网基础设施投入使用后,需要对车联网基础设施开展常态化监控和日常巡检,建立异常响应机制,保障路侧设施长期稳定运行。车联网运营阶段监测体系主要包括:建立常态化监控机制,依托车联网平台实时指标,
6、对基础设施运行状态进行全时段监控;建立日常巡检机制,遵循现行标准及数据规范,使用专业测试设备定期开展路侧基础设施、车联网通信网络与通信安全证书测试,确保路侧基础设施数据可靠性和稳定性;建立异常响应机制,通过对常态化监控及道路巡检的异常数据进行及时响应,第一时间处理或提前规避风险,确保设备持续正常运行,使数据满足各类场景应用需求。车联网基础设施运维测试体系框架如图2所示。常态化监控运维测试路侧感知测试V2X通信网络测试车联网安全测试图2 车联网基础设施运维测试体系框架2车联网基础设施建设阶段测试方法在车联网基础设施建设阶段,通过开展车联网路侧基础设施、通信网络、平台、通信安全等测试,能够检验基础
7、设施建设的标准符合性和建设质量,保障基础设施达到设计运行条件。2.1车联网路侧基础设施测试2.1.1车联网路侧信息测试RSU作为车联网基础设施的重要通信单元,是车联网产业示范活动及试点应用的主要载体,RSU负责持续广播路侧信息,因此需要对车联网路侧信息开展协议一致性和应用消息准确性测试。协议一致性测试依据国内长期演进车用无线通信(Long Term Evolution V2X,LTE-V2X)网络层、安全层以及消息层(一阶段和二阶段)开展,确保RSU的标准常巡检异常响应机制路侧信息车联网路侧基础设施路侧感知系统应用消息准确性协议一致性目标感知性能交通检测性能C-V2X通信网络车联网通信网络骨干
8、网及承载网网络覆盖性射频协议一致性5G蜂窝网络网络性能网络性能车联网平台接口协议一致性基础服务能力运维管理能力车联网通信安全证书证书管理机制图1车联网基础设施测试评估体系框架安全协议一致性安全隐私保护安全通信性能67信息通信技术与政策符合性和互联互通。其中,网络层协议测试包括待测件发送专用短消息(Dedicated Short Message,DSM)、被测实体解析DSM;应用注册、管理信息库维护测试。安全层协议测试包括待测件签发安全协议数据单元(Se c u r e d Pr o t o c o l D a t a U n it,SPD U)、待测件验签SPDU、安全消息验证测试。消息层协议
9、测试包括:一阶段辅助驾驶基础场景车辆基本安全消息、地图消息、信号灯消息、路侧交通消息、路侧单元消息等测试;二阶段协作式驾驶增强场景中车辆意图及请求消息、路侧协调消息、感知共享消息等测试。应用消息准确性测试根据YD/T37092020基于LTE的车联网无线通信技术消息层技术要求、CSAE159一2 0 2 0 基于LTE的车联网无线通信技术直连通信系统路侧单元技术要求,对先导区、示范区内各个点位真实道路信息、实时交通事件以及RSU所发送数据的准确性进行验证,确保车载终端可以正确触发应用。2.1.2车联网路侧感知系统性能测试车联网路侧感知系统是为车端用户和城市云平台提供交通参与者信息及交通流统计的
10、重要基础设施。一方面利用摄像头、激光雷达、毫米波雷达等传感器,通过路侧边缘计算单元生成结构化数据,并通过LTE-V2X、5G 网络等方式向车端用户和城市云平台发送结构化数据,辅助车辆实现超视距感知、盲区预警等应用;另一方面赋能城市数字化交通,支撑构建实时性强、准确性高的交通监测系统。车联网路侧感知系统性能测试主要围绕路侧系统性能、交通参与者感知性能、车流量统计性能、交通事件检测性能4个维度展开。通过对感知等级进行评判,确保车联网先导区、示范区内路侧感知系统可以支撑建设目标中所对应的应用场景4。车联网路侧感知系统架构如图3所示。2.2车联网通信网络测试车联网通信网络包括5G蜂窝网络、C-V2X直
11、连通信网络和骨干网、承载网等有线网络,本文主要介绍针对C-V2X通信网络的测试方法,包括射频协议一致性和网络覆盖性测试。从通信射频层确保RSU满足相关技术标准,保障不同品牌型号设备的互联互通,可有效支持外场实车应用验证,并通过网络覆盖性测试确保满足LTE-V2X应用的网络覆盖范围和质量要求。射频协议一致性测试需要根据第三代合作计划(3r d G e n e r a t i o n Pa r t n e r s h i p Pr o j e c t,3G PP)和中国通信标准化协会(China Communications Standards Association,CCSA)规定的C-V2X物
12、理层标准开展测试,检验终端设备的发射机、接收机射频标准符合性及抗干扰能力,确保路侧设备射频性能符合标准要求。网络覆盖性测试应根据通信行业标准YD/T37092020基于LTE的车联网无线通信技术消息层技术要求、CSAE.1592020基于LTE的车联网无线通信技术直连通信系统路侧单元技术要求,测试道路不同位置信号强度,并对路口各个方向进行覆盖范围测试,确保满足LTE-V2X应用所要求的网络覆盖质量5。V2X通信网络测试方法如图4所示。2.3车联网平台测试2.3.1车联网平台接口协议一致性测试车联网平台是连接路侧基础设施与城市云平台的关键节点。实现LTE-V2X路侧设备实时状态、道路感知数据、车
13、联网终端用户(包含智能网联汽车前装终端用户数据和后装终端用户)及其他云平台的各类动/静长焦枪机激光雷达RSU一毫米波雷达图3车联网路侧感知系统架构68.专题:车联网技术与产业融合创新RSU类型分类、事件操作及事件处理能力;在数据分析与管PC5?()车载单元+测试工具图4V2X通信网络测试方法态信息实时接入/接出。T/CCSA455车联网平台与路侧设备数据接口通信协议要求6 、T/CCSA456车路协同路侧通信设备(RSU)运维管理平台技术要求7 规定了车联网平台与RSU、路侧边缘计算单元(Road Side ComputingUnit,RSCU)的业务数据接口及运维管理的技术要求和接口协议规范
14、8 。其中,业务数据接口负责传输RSU、R SC U 与车联网平台之间与业务相关的上下行消息,运维管理接口负责传输RSU、路侧感知、计算设备的运维管理消息。因此,需要对RSU与车联网平台之间的通信接口进行符合性验证,确保路侧设备与车联网平台之间通信协议和数据传输内容符合标准要求。车联网平台接口协议测试环境示意图如图5所示。2.3.2车联网平台基础服务及运维管理能力测试对车联网平台开展基础服务能力测试。在设备接人与管理方面进行测试,确保平台可以准确接入并管理RSU、R SC U、路侧感知设备及C-V2X业务终端等设备;在事件处理与管理方面进行测试,确保平台的事件测试系统PC主机协议解析测试接口测
15、试系统PC主机协议解析测试接口2024年第3期理方面进行测试,确保平台可以进行数据分析处理、数据操作、数据类型操作、数据使用等,以及确保车联网平台的技术和应用水平;在支撑能力方面进行测试,确保平台具备边缘应用管理、安全平台、资源动态分配及业务监测等能力9 对车联网平台开展运维管理能力测试。在设备管理、告警管理、配置管理、性能管理、安全管理、远程升级、故障诊断、数据统计等方面开展相关功能测试,确保车联网平台跨厂家、多类型设备统一运维能力。2.4车联网通信安全证书测试接入C-V2X的路侧基础设施和测试车辆需要安装和使用符合国家有关标准的数字证书,确保V2X通信过程的真实性、完整性。为防止个人隐私、
16、机密数据泄露,防止攻击者伪造虚假信息不经确认传播,在RSU开始提供路侧数据后,需要对C-V2X消息开展安全证书测试。对C-V2X设备的安全测试包括证书管理机制测试、安全协议一致性测试、安全隐私保护测试和安全通信性能测试。通过对安全证书进行测试,可以确保C-V2X安全证书权限正确,更新及时,设备具备安全保护机制,且性能满足要求10 。车联网身份认证和安全信任体系结构如图6 所示。3运营阶段监测体系研究在车联网基础设施进人常态化运营阶段,需要建立面向基础设施和所提供服务的监测体系,及时发现被测系统车联网平台消息队列遥测传输服务器图5车联网平台接口协议测试环境示意图路侧单元路侧计算单元被测系统车联网
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