中国移动车联网 V2X 平台白皮书

1.概述

随着车联网行业的不断发展，辅助驾驶、自动驾驶等新应用对车联网平台的能力提出了新的需求。传统的车联网 TSP 平台、车联网应用服务平台主要为车辆提供导航、娱乐、资讯、安防、车辆养护等服务，已经不能满足下一代车联网 V2X业务高并发、低时延的基础需求，车联网 V2X 平台作为车联网 V2X 业务的基础能力平台，旨在为 V2X 业务及上层应用提供数据高并发接入、融合分析、高精度定位、网络能力开放、边缘计算、业务连续性保障等基础能力，以满足车联网辅助驾驶、自动驾驶的业务需求。同时，随着车联网业务需求的逐步明确，国内外各标准及产业组织正积极推进车联网端到端标准体系的完善，其中，平台相关的标准化工作正在稳步推进。5GAA（5G Automotive Association）前期在 C-V2X 网络架构研究中讨论平台部署相关问题，建议根据应用需求的不同，分层部署 V2X平台。后续设立专门的“V2X 平台角色”，“V2X 应用层参考架构”等项目开展平台架构、功能及接口定义等内容研究。国内 CCSA、IMT-2020 C-V2X 工作组、CSAE、CAICV 等也开展应用层及应用层数据交互定义等内容的研究，逐步完善平台相关标准，加速推进 V2X 平台的商用化部署与应用。

1.1 车联网 V2X 业务的特征及需求

车联网 V2X 业务具有高并发、高实时、高速移动、数据异构和基础设施共享五方面的特征及需求。
 高并发：车联网V2X业务数据具有高并发的特点，根据国际和国内标准，按照基础的5大类基础信息（BSM、SPAT、MAP、RSI、RSM）进行估算，区县范围每秒百万条数据并发接入、计算，城市范围每秒千万条数据并发接入、计算，全国范围每秒上亿条数据并发接入、计算。
 高实时：V2X业务具有高实时的特点，根据标准要求，辅助驾驶时延不超过100ms，自动驾驶时延不超过20ms。
 高速移动：V2X业务具有移动性强的特点，需在提供边缘接入、计算服务的同时，支持边缘服务节点间的业务连续处理能力，支持车辆在不同的V2X边缘服务节点间切换时保证业务连续性。
 数据异构：车联网业务数据具有多元异构的特点，包括标准数据集（BSM、MAP、SPAT、RSM、RSI等）和非标准数据（摄像头采集数据、激光雷达数据、毫米波雷达数据、车辆导航数据等）。
 基础设施共享：车联网基础设施多样且建设成本高，为更好的共享基础资源，需提供车联网应用部署基础环境，以支持数据实时接入、传输、计算能力的共享。

1.2 车联网 V2X 平台架构设计

以一个中等城市汽车保有量 200 万辆左右为例，V2X 平台每秒需要处理千万级的数据，单条业务数据处理时延要求在 20 毫秒至 100 毫秒之间，这对数据接入、数据计算、数据存储、数据推送、数据安全都带来极大的挑战，传统的“中心平台-终端” 架构无法满足 V2X 业务的需求，由此，引入 V2X 平台多级架构，如图 1-2 所示。

V2X 中心平台主要支撑全网业务，并提供全局管理功能，包括全网业务运营管理、全局交通环境感知及优化、多级计算能力调度、应用多级动态部署，跨区域业务及数据管理等功能；
V2X 区域平台主要支撑省/市区域范围内业务，包括区域业务运营管理、区域交通环境感知及优化、区域数据分析/开放/应用托管、边缘协同计算调度、V2X边缘节点管理等功能，可服务对时延要求较高的业务场景；
V2X 边缘节点主要支撑边缘范围内高实时、高带宽的 V2X 业务，包括边缘范围内边缘数据融合感知、动态全景感知图构建等功能，可服务于高级辅助驾驶和自动驾驶等应用。

2.车联网 V2X 平台功能定义

车联网 V2X 平台提供网络协同融合感知、实时计算/分析、数据存储/开放、能力聚合/开放、资源调度、协同计算等多种基础功能，同时，V2X 平台在参照多级架构进行部署时，各级平台功能可依据所提供的应用服务按需进行部署，具体功能架构图如图 2-1 所示。

2.1 统一接入

提供多种车联网终端的统一接入、鉴权、协议适配等功能。
 终端接入：提供车辆终端、RSU、路侧传感设备等多类数据高并发实时接入能力。
 终端鉴权：提供车联网终端接入鉴权功能。
 协议适配：提供车联网终端接入协议适配功能。

2.2 感知

• 异构数据汇聚

提供异构数据汇聚功能，包括车端、路侧设备、传感器以及政府或第三方交通信息平台的数据汇聚。

• 车端/路侧设备/传感器数据汇聚：提供车端、RSU、激光雷达、毫米波雷达、摄像头等多种设备数据的汇聚能力，并根据应用场景对处理时延、传输带宽的具体需求，支持分级、分类存储及分析功能。
• 交通平台信息对接/采集：提供与交管平台、图商平台及第三方车网应用平台对接、交通信息数据采集能力，包括交通实时信息、道路基本信息等。
  • 融合分析

建设数据分析基础服务平台，集成车联网基础智能算法、机器学习基础算法等，支撑融合分析能力，并提供第三方算法部署和大规模分布式计算的能力。

• 第三方算法创建、训练和发布：支持第三方用户发起创建算法任务，并为其提供算法训练功能，在算法训练成功后进行算法发布，对外提供服务。
• 算法服务：发布完成的算法，可通过统一服务接口向终端/第三方平台直接提供算法服务，同时，也可面向应用托管中的应用提供算法服务。
• 机器学习算法：提供基础机器学习算法，并可通过统一服务接口调用，支持机器学习算法自定义功能，并提供算法“插件式”维护能力。
• 模型构建引擎：提供模型构建规则配置功能，如算法训练数据源、参数信息等，同时，支持算法自动执行及结果呈现等功能。

  2.3 计算

  提供车辆终端业务实时计算转发、离线计算能力，包括数据解析、实时计算、消息转发推送、离线计算等主要功能。
   数据解析：提供终端数据的编解码、加密/解密功能。
   实时计算：提供车辆终端V2I/V2N业务实时计算能力，完成基于车辆位置、I侧设备位置以及网络层信息的匹配计算。
   消息转发/推送：提供交通信息实时转发/推送功能，依据实时计算结果将交通信息实时推送给车载终端、RSU、行人等交通参与者。
   离线计算：提供交通大数据离线分析能力，通过开放统一服务接口，可向托管应用及第三方应用提供离线计算能力。

  2.4 数据

   数据开放
  面向第三方车联网应用，如车企 TSP、图商平台、车联网应用服务公司等，提供大数据开放能力，具体包括数据的实时查询、历史查询、数据订阅与推送、流量监控等功能。
   数据查询：提供高并发、低时延实时查询能力，以及海量历史查询数据快速查询能力。
   信息订阅/推送：提供高并发数据的订阅/推送能力，向用户推送订阅的相关数据。
   流量监控：提供数据开放接口流量监控功能，可根据用户订购不同等级的数据开放业务，控制数据开放的流量，不同用户享受不同的流量速度。
   数据存储
  提供高实时、大并发数据存储能力，可提供数据脱敏、数据清洗、存储组建管理等主要功能。
   数据脱敏：提供对敏感信息进行脱敏处理的能力，实现敏感隐私数据的可靠保护。当数据涉及客户安全或者一些商业性敏感信息时，在不违反系统规则条件下，对真实数据进行改造以达到脱敏目的，如终端上报的信息中，手机号、卡号、客户号等个人信息都需要进行数据脱敏。
   数据清洗：对数据进行重新审查和校验，删除无效数据、纠正错误数据、填充缺失值等，为后续的数据使用提供有效、一致的数据。
   存储组件管理：可提供多种存储组件，例如redis、hbase、hdfs等，以支持对数据的多样性使用场景；在数据存储应用中可根据实际需要进行配置使用，达到灵活控制数据在不同存储组件的处理。
   数据存储：支持灵活的存储期限控制、定时清理机制，可提供PB级存储空间。
   数据检索：提供数据快速检索功能，可根据访问者不同的权限，设定相应的数据检索范围。

  2.5 能力

   高精度定位
  提供高精度终端接入能力，为车联网终端提供高精度定位服务。具体包括如支持终端实时位置查询、定位、轨迹跟踪等功能；并可通过与图商高精度地图服务对接，为终端或第三方平台提供高精度地址反解析等功能。
   基础网络能力
  提供运营商网络基础能力开放功能，具体包括 UE 掉线情况、UE 是否可达、UE 的 PDN 连接状态、网络通信失败情况、位置报告、某一地理区域内在线的 UE个数、接入网的资源使用情况、吞吐量情况、QoS 管理相关的信息等。
   支持和运营商网络EPS通信，单播或多播网络资源管理相关消息；
   接收运营商网络提供的监测事件或者报告；
   追踪应用层V2X UE的地理位置；
   支持3GPP系统配置信息的配置，比如PC5通信的参数、V2X USD；
   向V2X UE提供网络质量监测报告；
   维护V2X用户ID和V2X UE ID的映射关系；
   支持V2X业务连续性；
   支持V2X应用资源的自适应分配。

  2.6 应用托管功能

  提供 V2X 应用基础运行环境，具备应用注册/发布/注销、应用部署（自有/第三方）、资源隔离等功能。
   应用入驻：提供应用入驻能力，根据应用部署申请，配置相应资源，并支持第三方应用服务发布。
   租户隔离：提供租户隔离功能，同时提供攻击隔离、弹性扩展等功能，保障应用运行更加稳定和安全，具体包括业务逻辑隔离、资源隔离、网络隔离等。
   计算资源调度：提供计算资源动态调整的能力，根据业务的使用情况，支持自动弹性伸缩及人工配置两种资源配置方式。

  2.7 边缘计算

  V2X 平台支持在接入网部署边缘节点，提供 V2X 边缘侧服务，以支撑 V2X 高级辅助驾驶、自动驾驶高实时、大带宽的需求。
   高实时数据边缘处理能力：支持车端、RSU数据的实时接入、计算及推送，如向车端下发相应区域的动态高精度地图。
   高精度地图存储能力：存储静态高精度地图，存储更新后的动态高精度地图；如支持将车辆、行人、障碍物的位置、速度等数据与地图进行映射，并与区域平台通信进行数据协同，构建更大范围的动态高精度地图，或借助区域平台算力完成交通事件检测。
   视频、图像分析能力：将不同路侧感知单元、不同种类传感器上报的各类检测数据进行融合，并对终端上传的视频流、激光雷达数据等进行分析，完成目标检测等。

  2.8 多级协同功能

  提供 V2X 平台各层级间协同管理、数据交互等能力，提供数据同步、协同计算、应用分级部署等功能。
   协同计算：提供V2X平台系统协同计算功能，包括同层级平台协同计算及跨层级协同计算能力。
   数据同步：提供各级平台间业务数据和管理数据的同步功能，如业务数据的周期性数据同步及协同计算的实时数据同步等；同时，支持管理数据的同步，包括运维信息、运管信息、安全配置信息等。
   应用分级部署：提供应用动态分级部署能力，更加应用服务方式，提供在不同级别平台上的自动化协同部署能力。

  2.9 安全中心功能

  提供 V2X 平台安全管控能力，具体包括漏洞扫描、流量监控、进程监控、安全设置等。
   漏洞扫描：提供对系统漏洞定时扫描功能，扫描对象包括操作系统、数据库、网络设备等。此外还提供完善的分析报告处理能力。
   流量监控：对系统之间接口的流量进行实时监控，对流量异常的情况能够进行告警与控制措施。
   非法进程监控：定时扫描系统中运行的进程，发现非法进行告警并关闭该非法进程。
   平台组件及补丁管理：对平台组件提供版本检测和依赖性管理，对出现的版本冲突事件进行报警；提供完善的补丁管理、分发功能， 如提供支持将系统升级补丁并统一分发给分布式系统中的各个节点。
   安全设置：提供数据安全管理和操作系统安全管理功能。数据安全管理，即对数据库进行基础的安全的配置，保证数据库运行安全，如禁止数据库帐户远程访问数据库、备份文件和数据库的数据、记录数据库操作日志等；操作系统安全管理，包括关闭不必要的服务、加固SSH（Secure Shell，安全外壳协议）的服务、控制文件和目录的访问权限、记录操作日志等。

  2.10 运管管理

  主要包括终端管理、应用管理、外部平台管理、VCF 功能、区域/边缘资源管理、用户管理（账户、角色、权限）等功能。
   终端管理：提供终端注册/登录/注销、终端基本信息的修改查询、参数配置、信息上报与监测等功能。
   应用管理：提供对应用基本信息的管理，应用上线、应用部署等流程管理，包括自有集成应用以及第三方应用。应用的基本信息包括应用名称、IP地址、端口号、应用部署的位置、计费规则等。
   外部平台管理：外部平台指TSP平台、第三方应用平台、图商平台、政府交通信息平台等。对外部平台提供基本信息的管理、第三方平台注册、数据查询/业务能力调用等流程管理。
   计费管理：提供各类基础服务的计费功能，包括实时计算转发服务（V2I、V2N信息转发等）计费、应用托管服务计费、数据分析算法服务及能力调用计费、数据开放服务计费、网络能力开放服务计费等。
   区域/边缘节点管理：对区域平台、边缘节点的基本信息及运行情况进行监控和统计，包括区域/边缘服务覆盖范围、名称、平台ID、接入终端数、部署的业务/应用类型等；
   用户中心：包括账户管理、角色管理和权限管理。其中账户管理包括查询用户账户、增加修改用户账号、对用户账号的分发管理等。角色管理包括角色的增加、删除、修改、查询处理以及对角色分配一定的权限。用户权限的管理，包括对用户信息表、角色表、用户角色关联表、菜单表、菜单角色关联表等的权限管理。

  2.11 系统运维

  主要包括资源监控、异常告警、系统升级等功能。
   系统监控：提供系统的运行状态进行实时监控功能，保证平台安全稳定运行。包括对各级平台进行监控和维护，实时反映系统的运行状态，状态数据可视化与统计、导出、归档等。
   故障预警：提供系统软硬件故障预警功能，系统软硬件发生故障时，需要通过声音或者指示灯对故障进行告警，可通过不同颜色的指示灯或者不同的声音提示故障的严重程度。
   系统升级：提供系统灰度升级能力，并对升级过程进行完整记录，生成系统升级报告；完成升级后进行系统需进行自动化测试等。
   故障处理：主要包括故障恢复和故障记录两个方面。
   网络维护：主要包括网络设备管理、操作系统维护、文件管理等方面。

  3.车联网 V2X 平台性能要求

  车联网 V2X 业务数据具有高并发的特点，依据现有可参考的国际和国内标准，以基础的 5 大类信息（BSM、SPAT、MAP、RSI、RSM）进行估算，根据平台服
  务范围进行分析，终端接入平台的并发量预计如下：
  区县范围：V2X 平台需提供支持每秒百万条数据并发接入的能力；
  城市范围：V2X 平台需提供支持每秒千万条数据并发接入的能力；
  省/全国范围: V2X 平台需提供支持每秒上亿条数据并发接入的能力。
  同时，V2X 业务具有高实时的特点，根据标准要求，V2X 在不同业务场景下的计算时延如下：
  辅助驾驶：V2X 平台计算时延不超过 50ms；
  自动驾驶：V2X 平台计算时延不超过 20ms。

  4.车联网 V2X 平台发展思考和建议

  中国移动一直以开放共赢的态度同产业各方的积极合作，希望通过与产业界的密切合作，共同构建产业生态，促进车联网 V2X 新技术、新应用的快速发展。
   倡导平台互联互通
  为更好的为车联网 V2X 应用提供更全面、更准确的实时交通信息，建议建设服务于车联网的 V2X 基础能力平台，实现政府交通平台、企业应用平台、社会服务平台互联互通和数据共享，切实打破车联网平台间的数据壁垒。
   积极推进产业合作和示范应用
  当前，全国多地在积极推进 V2X 应用示范，建议产业各界一同贡献各方优势资源，积极开展 V2X 示范应用，实现多家平台互通、多个应用入驻、多种类终端接入的合作模式，共同推进车联网业务的发展。
   持续推进标准制定
  为更好的推动车联网 V2X 应用规模化，以及各类终端与平台间的互联互通，需要跨产业、跨标准组织的协作和努力，共同推动终端、应用服务与 V2X 平台间的数据接口与业务交互流程等标准的制定。
  中国作为全球互联网和信息技术发展最快的国家，为新的产品和技术平台商用化提供良好的基础和先发优势。作为全球最大的移动网络运营商，我们有责任和义务和产业链上下游一起联合推动车联网产业的成熟，为人们提供更好的出行服务体验。

  附录：缩略语