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ODERNSCIENCE&TECHNOLOGYOFTELECOMMUNICATIONS论文引用格式：李佐昭，刘金旭.移动边缘计算在车联网中的应用[J].现代电信科技，2017,47（3）：37-41.
LIZuozhao,LIUJinxu.ApplicationofmobileedgecomputinginInternetofvehicles[J].ModernScience&Technologyof
Telecommunications,2017,47(3)：37-41.
移动边缘计算在车联网中的应用
李佐昭，刘金旭
（中国信息通信研究院泰尔系统实验室，北京100191）
摘要：移动边缘计算（MEC）是一种具有高带宽低延时特点的新技术，可在各类移动网络边缘提供服务环境和计算能力，通过靠近移动用户来减少网络操作和服务交付的时延。车联网这种对于延时要求非常严格的技术正是MEC的典型应用场景之一。在LTE网络中通过部署移动边缘计算服务器可将车辆到车辆的延时从理论值100ms降至20ms以下。关键词：移动边缘计算；车联网；LTE-V2X中图分类号：TN929.5
文献标识码：A
ApplicationofmobileedgecomputinginInternetofvehicles
LIZuozhao,LIUJinxu
（TelecommunicationTechnologyLabsinChinaAcademyofInformationandCommunicationsTechnology，
Beijing100191）
Abstract：Mobileedgecomputingisanewtechnologywithhighbandwidthandlowlatency.Itcanprovideserviceandcomput⁃ingattheedgeofvariousmobilenetworks,aswellasreducethedelayduetotheoperationandservicebygettingclosetousers.TheInternetofVehiclesisoneofthetypicalapplicationsformobileedgecomputing,resultingfromthehighdemandingofde⁃lay.IntheLTEnetwork,thedelayfromvehicletovehiclewillbelessthan20msifmobileedgecomputingserverisdeployed,whilethetheoreticalvalueis100ms.
Keywords:MobileEdgeComputing;InternetofVehicles;LTE-V2X
1引言
根据中国通信标准化协会（CCSA）的研究报告《基于公众移动通信网的协作式智能交通网络技术需求研究》中提供的数据，截至2016年6月底，我国汽车保有量已达1.84亿辆，汽车驾驶人员2.96亿人。截至2015年年底，公路通车总里程为457万公里，其中高速公路已超过12万公里。随着交通机动化的不断发展，中国道路交通安全形势严峻，每年因
道路交通安全事故伤亡人数超过20万人，事故约470万起，在全球处于事故率、死亡率较高的水平。为了推动我国交通运输业快速发展并改善安全形势，如何提升智能交通和智能车辆水平已经成为研究热点，受到了广泛的关注。
车辆的智能化目前主要通过三种方式实现：分别是触觉（激光、雷达等感应测距装置）、视觉（图像处理技术）和听觉（通信网联化）。其中车辆网联化是实现智能化的重要手段之一，无论对汽车制造业
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还是对信息通信业都具有极其重要的意义。对于汽车制造产业来说，机械指标的提升目前暂时处于技术瓶颈，而汽车内部的通信娱乐、自动驾驶系统已经成为汽车行业创新增值与市场竞争的重要方向；对于信息通信产业而言，目前5G正处于标准制定与技术突破的阶段，而5G技术高带宽低时延的特点也决定了车联网是其最可能实现商用的领域，对于行业市场的开拓有重大意义。
移动边缘计算（MEC）就是一种具有高带宽低延时特点的新技术，除了5G之外，它也可以在各类其他移动网络边缘提供服务环境和计算能力，通过靠近移动用户来减少网络操作和服务交付的时延。MEC已经被欧洲5G公私合资合作研发机构（5GPPP：5GInfrastructurePublicPrivatePartnership）研究机构确认为三种5G新兴技术之一，另外两种分别是网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）。目前，在LTE网络中应用MEC已经可以将车辆到车辆的延时降低至20ms以内（其理论值为100ms）。车联网这种对于延时要求非常严格的技术正是MEC的典型应用场景之一。
destrian）、车与车（V2V：VehicletoVehicle）、车与基础设施（V2I：VehicletoInfrastructure）之间的消息互通（如图1所示）。V2I、V2V、V2P统称为V2X。
V2X技术要求车辆、行人手机或可穿戴设备以及道路设施具备近距离通信功能，以实现物理位置相距较近的车辆、路侧设施、行人之间通过通信来提升行车安全、交通效率。目前车联网的主要实现方式是专用短程通信（DSRC：DedicatedShortRangeCommunications)和蜂窝通信（LTE-V2X）。[1]
DSRC的V2X技术基于IEEE802.11p（WAVE）定义的物理层和MAC层，工作于智能交通的专用频段5.9GHz，在802.11基础上针对高速运动的车辆通信进行了特定扩展。网络、管理和安全等部分由IEEE1609系列协议规定，应用消息集由SAEJ2735定义。蜂窝通信的V2X技术即LTE-V2X相对DSRC技术路线起步较晚。3GPP自2015年开始启动V2X通信领域研究项目，目前已经完成PC5接口，即V2V部分，计划2017年完成技术标准。但据称LTE-V2X和DSRC相比可以将碰撞预警时间降低4s，对于自动驾驶和智能交通而言，4s的反应时间是极其重要的，因此目前LTE-V2X受到了更多的关注。
我国交通运输部和电信、汽车领域的行业协会都已经启动V2X的技术研究。与此同时，欧洲、美国和日本均已做过基于DSRC技术的V2X试验。
2车联网关键技术
车联网旨在利用无线通信技术改善交通安全程度并提升通行效率，实现车与人（V2P：VehicletoPe-
图1车联网实现V2X
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ODERNSCIENCE&TECHNOLOGYOFTELECOMMUNICATIONS欧洲已开展20个以上的研究与场地测试项目，如DRIVEC2X，已有超过200辆车行驶150万公里开展测试，并有九成以上的测试用户表示未来有意愿使用。美国交通部早于2015年开始试验车辆安全与效率改进、车流与行人安全、高速公路可变车道的应用。日本则已在全国部署了超过1670个路侧节点和5万个车载节点。[2]
与车辆智能化的其他两种方式相比，车联网V2X应用需要广泛布网才能达到比较好的效果，但是可以获取非视距范围内的信息，并由V2X平台汇集、处理和下发。典型的通信距离应在100~500m之间。
满足某些应用高带宽、低时延的要求，国际标准组织ETSI于2014年提出了MEC。MEC在网络边缘增加智能和计算单元，即在移动网络边缘提供IT服务环境和云计算能力，使得业务本地化、近距离部署成为可能，能够更好地支持高带宽、低延时业务。同时，MEC可以通过感知无线网络上下文信息来实现与集中化云计算平台的相辅相成、互相补充，以降低传输网络的压力，让网络运营商能于基站侧快速处理信息，实现差异化服务，提升用户体验。ETSI目前有相应的行业规范组在负责相关标准制定。其他研究机构和标准化组织如NGMN、3GPP和我国的通信行业标准化组织CCSA等在研究和制定下一代移动通信网标准时也都有考虑移动边缘计算。[3]
移动边缘计算技术通过在无线接入侧部署服务器来为无线接入网提供智能和云计算的能力，其服务器端结构如图2所示。其中虚拟化基础架构（Vir-tualizationInfrastructure）基于通用服务器的计算、存储等物理资源，为应用层提供了灵活高效、多个应用运行的平台环境，可通过软件功能实体来实现业务本地化和近距离处理；移动边缘平台（MobileEdgePlatform）负责处理移动边缘应用程序（MobileEdgeAPP）所需的基本功能，包括域名、路由规则管控、数据分流、无线网络信息管理、网络自组织管理、
3移动边缘计算（MEC）
近些年来，云计算发展如火如荼。将高复杂度的计算任务转至云计算数据中心的服务器来完成可以解决移动终端资源有限问题，比如计算、存储能力和功耗，从而降低终端成本并延长其待机时长。但是，在云计算数据中心部署业务应用并通过智能终端访问的移动云计算虽然给人们的生活带来巨大的便利，同时也增加了网络负荷，引入了传输时延，对网络带宽提出了更高的要求。为了有效解决移动互联网和物联网快速发展带来的高网络负荷问题，并
图2移动边缘服务器（MobileEdgeHost）
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大数据分析、网络加速以及业务注册等功能，其中本地分流是业务应用的本地化、近距离部署的先决条件，是移动边缘计算平台最基础的功能之一，从而使无线网络具备低时延、高带宽传输的能力。[4]
移动边缘计算的部署位置主要包括室外宏站及室内微站。室外宏站具备一定的计算和存储能力，可以将移动边缘计算服务器直接嵌入宏站中，更有利于降低网络时延、提高网络设施利用率。而考虑到微基站的覆盖范围以及服务用户数，移动边缘计算服务器可以设在本地网关，实现区域内的运营支持。部署完成后运营商将可以把无线网络的边缘计算能力开放给需要低时延和高带宽的第三方业务应用和软件，比如移动互联网、物联网和车联网业务。[5]
的。而且，虽然LTE网络已经可以将车辆到车辆的延时控制在100ms以下，但在车联网的应用中，预警信息越早到达就越可以为驾驶员或自动驾驶系统留出更充足的反应和判断时间，在最大程度上保证安全出行。比如车辆到基础设施的信息传输，在某些应用场景下其时延甚至需要低于10ms。数据的就近处理和下发在车联网的应用中变得极为重要，不仅可以降低时延，也能减少网络传输的压力和所需的数据带宽。
MEC在车联网中的应用如图3所示。MEC可以将汽车云分散部署到网络边缘的移动基站中，在靠近网络边缘的基站中为应用程序提供服务器，使数据的处理尽可能靠近车辆和道路传感器，从而减少数据的往返时间。移动边缘计算的服务器端应用可以直接从车辆和路面传感器的应用程序中获取本地消息，通过算法分析后识别其中的需要近乎实时传输的高风险数据和敏感信息，并将预警消息直接下发至该区域的其他车辆，使得附近汽车可以在20ms内接收预警，驾驶员将有更多反应时间并处理突发情况，比如躲避危险、减速行驶或改变线路等。服务器端应用也可以快速通知在附近其他移动边缘计算服务器上运行的应用程序，使危险告警传播到更广泛的区域，便于驾驶员提前决策，降低道路拥堵的可能。对于复杂情况，服务器端应用将把本地信息发送到连接的汽车云上进行进一步的统筹处理，以
4移动边缘计算在车联网中的应用
车联网可以实现道路危险预警、减少道路拥堵并提升智能交通的安全性，同时还可以为驾驶员提供其他增值服务，比如寻找车辆位置、停车位导航以及娱乐服务等。现在，我国车联网技术已在乌镇等地部署试点。可以预见，未来将有越来越多的车辆通过DSRC或LTE-V2X实现互联。超视距的信息互通将使得智能交通变得更加安全和高效，但与此同时由车联息交换产生的数据量也会是巨大
图3移动边缘计算在车联网中的应用
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ODERNSCIENCE&TECHNOLOGYOFTELECOMMUNICATIONS获取更多帮助和支援。[6]参考文献
[1]ETSI.TR102638V1.1.1-2009-6.IntelligentTransportSystem(ITS);VehicularCommunications;BasicSetofApplications;Defini-tions[S].ETSItechnicalreport,2009.
[2]3GPP.TR22.885v14.0.0-2015-12.StudyonLTESupportforVe-hicletoEverything(V2X)Services(Release14)[S],2015.
[3]YunChaoHu,MilanPatel,DarioSabella,et.al.MobileEdgeComputingAkeytechnologytowards5G[M].SophiaAntipolisCE-DEX,France：ETSI,2015.
[4]ETSI.GSMEC003V1.1.1-2016-03.MobileEdgeComputing(MEC);FrameworkandReferenceArchitecture[S],2016.
[5]ETSI.GSMEC-IEG004V1.1.1-2015-11.Mobile-EdgeComput-ing(MEC);ServiceScenarios[S],2015.
[6]张建敏，谢伟良，杨峰义，武洲云，谢亮.移动边缘计算技术及其本地分流方案[J].电信科学，2016，32（7）：132-139.
5结语
MEC可在各类移动网络边缘提供服务环境和计算能力。由于靠近移动用户，能够减少网络操作和服务交付的时延，对实时性有很高要求的车联网是这一技术的典型应用。
除了MEC之外，云无线接入网（CloudRAN）也是当前常常被提及的网络架构。CloudRAN通过云化基站的处理功能以充分利用现有的计算资源和服务器实现负载均衡。而MEC则是将计算放在最近网络边缘，以维持本地内容高速缓存，改善服务质量。这两种架构需要在计算时间和传输时间、计算功耗和传输造成的功耗之间权衡，对于对时延要求高的应用MEC无疑可以提供更好的性能。
目前，5G技术正处于标准的制定与技术的突破阶段，MEC也是其中的重点研究方向之一。具有高带宽低延时特点的5G也将带动车联网的飞速发展。
作者简介
李佐昭：中国信息通信研究院泰尔系统实验室无线技术部工程师，主要研究移动通信技术和相关测试方法，特别是车联网、物联网技术及其实现。
刘金旭：中国信息通信研究院泰尔系统实验室无线技术部助理工程师，主要研究移动通信技术及其测试方法，特别是无源器件性能测试。
（上接第36页）
应用的行业和场景范围。
网络安全方面的资源投入上依然不足，安全事业任重道远。参考文献
[1]于博菲.基于物联网技术的搜索引擎与设备安全[J].金属世界,2015(1):47-50.
[2]吴海.加强物联网安全，美国重点关注三领域[J].防务观点，2016（2）：30-31.
[3]杨正泽.美国国家电信与信息管理局督促通过提升安全性和透明度来促进物联网发展[J].物联网技术，2016，6（9）：4-4.
5结语
凡事预则立,不预则废。当我们正在进入万物互联时代之时，只有提前做好网络产品和服务的安全预防、应对准备工作，针对实际应用场景不断推进针对性安全技术与产品研发，同时不断提升网络安全意识，直面越来越严峻的网络安全挑战，才能借物联网这一万亿级市场实现更大的发展。研究机构Gartner发布的数据显示，仅在2015年北美地区信息安全支出就达339.38亿美元，而同期中国地区仅为32.15亿美元，为北美的9%。可见我国在国家整体
作者简介
李
巍：中国电子技术标准化研究院，工程师，主要从事网络安全标准、物联网安全、工控安全等方面的研究。
龚洁中：中国电子技术标准化研究院，工程师，主要从事物联网安全、工控安全、车联网安全等方面的研究。
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