这是一个智能化的时代，随着机械技术、传感器技术、控制技术、通信技术的不断发展和融合，未来的汽车也需要更加智能化、网络化。而随着汽车电子在汽车上的应用越来越多，对电子设备的测试要求也越来越高，尤其汽车领域对电子技术和产品的应用更注重安全性、稳定性。高精度、可靠、综合性的测试系统能够为研发人员和生产测试人员带来很大的灵活和便利。

       我们是欧洲的测试仪器生产商，为欧洲各大品牌的汽车制造厂、零部件厂提供可靠的测试仪器和完善的解决方案，为客户在研发设计，生产测试各个环节提供先进的技术和有力的支持。

1车联网测试平台

2车联网技术，标准和协议栈

       车用无线通信技术V2X（Vehicle-to-Everything）是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术，其中V代表车辆，X代表任何与车交互信息的对象，当前X主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络。V2X交互的信息模式包括四种：

     ● 车与车之间V2V（Vehicle-to-Vehicle）

     ● 车与路之间V2I（Vehicle-to-Infrastructure）

     ● 车与人之间V2P（Vehicle-to-Pedestrian）

     ● 车与网络之间V2N（Vehicle-to-Network）

如下图所示：

图1 车联网V2X情景图

关键技术：C-V2X

       C-V2X中的C是指蜂窝（Cellular），它是基于3G/4G/5G等蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术，包含基于LTE网络的LTE-V2X以及未来5G网络的NR-V2X系统，是DSRC技术的有力补充。它借助已存在的LTE网络设施来实现V2V、V2N、V2I、V2P的信息交互，这项技术很吸引人的地方是它能紧跟变革，适应于更复杂的安全应用场景，满足低延迟、高可靠性和满足带宽要求。

       作为LTE平台向垂直行业新业务的延伸，3GPP为车辆通信的增强进行了标准研究和开发，这一点在2012年的Release12，推出了D2D方向。发展到目前，C-V2X的标准化可以分为3个阶段：

     ● 支持LTE-V2X的3GPP R14版本标准已于2017年正式发布，制定了V2P, V2V, V2I的基本安全服务模式

     ● 支持LTE-V2X增强（LTE-eV2X）的3GPP R15版本标准于2018年6月正式完成

     ● 支持5GNR-V2X的3GPP R16版本预计于2020年3月冻结，与LTE-V2X、LTE-eV2X形成互补

图2 C-V2X技术演进

       2016年9月，电信行业与汽车行业的全球跨行业产业联盟—5G汽车通信技术联盟5GAA（5G Automotive Association）成立，5GAA发起方包括奥迪、宝马和戴姆勒以及五家电信通讯公司——爱立信、华为、英特尔、诺基亚、高通。目前已经有多家机构加盟该组织，已涵盖主要车企、运营商与设备商成员超过60。各公司将在车联网通信解决方案的开发、测试、促进销售方面展开合作，并支持标准化，加快商用化和向全球市场推广。

C-V2X通信原理

       C-V2X针对的工作场景包括两种通信方式：既有蜂窝网络覆盖的场景，也支持没有蜂窝网络部署的场景。分为Uu接口（终端与蜂窝网络之间）和PC5接口（终端与终端之间）。当支持C-V2X的终端设备（如车载终端，智能手机，路侧单元等）处于蜂窝网络覆盖内时，可在蜂窝网络的控制下使用Uu接口；无论是否有网络覆盖，均可以采用PC5接口进行V2X通信。C-V2X将Uu接口和PC5接口相结合，彼此相互支撑，共同用于V2X业务传输，形成有效的冗余来保障通信可靠性。

       C-V2X一般由三部分组成：车载单元OBU、路测单元RSU、行人、基站eNB、云服务器等。

图3 C-V2X通信网络架构

PC5接口关键技术

       PC5接口定义了车辆之间的直接通信方式，在3GPP R12版本上进行了多方面的增强，支持车辆之间的车辆动态信息（例如位置、速度、行驶方向等）的快速交换和高效的无线资源分配机制。

       1）物理层结构增强，以便支持更高速度
       为了在高频段下支持高达500公里/小时的相对移动速度，解决高多普勒频率扩展以及信道快速时变的问题，C-V2X对物理层结构进行了增强。

       2）支持全球卫星导航定位系统GNSS同步
       为保证通信性能，C-V2X的接收机和发射机需要在通信过程中保持相互同步。C-V2X可支持包括全球卫星导航系统（GNSS）、基站和车辆在内多种同步源类型，通信终端可通过网络控制或调取预配置信息等方式获得出色同步源，以尽可能实现全网同步。C-V2X还支持最优同源的动态维护，使得终端可及时选取到优先级更高的同步源进行时钟同步。

       3）更加高效的资源分配机制以及拥塞控制机制
       作为C-V2X的核心关键技术，PC5接口支持调度式的资源分配方式（Mode-3）和终端自主式的资源分配方式（Mode-4）。此外，C-V2X还支持集中式和分布式相结合的拥塞控制机制，这种机制可以提升高密场景下接入系统的用户数。

Uu接口关键技术

       Uu接口需要基站作为控制中心，车辆与基础设施、其他车辆之间需要通过将数据在基站进行中转来实现通信，支持大带宽、大覆盖通信，满足Telematics应用需求。C-V2X在Uu空口上对以下方面进行了功能增强：

        1）上下行传输增强
       上行传输支持基于业务特性的多路半静态调度，在保证业务传输高可靠性需求的前提下可大幅缩减上行调度时延。下行传输针对V2X业务的局部通信特性，支持小范围广播，支持低延时的单小区点到多点传输（SC-PTM）和多播/组播单频网络（MBSFN）。

        2）多接入边缘计算研究
       针对具备超低时延超高可靠性传输需求的车联网业务（如自动驾驶、实时高清地图下载等），C-V2X可以采用多接入边缘计算（MEC）技术。

LTE-V2X通信频段

       3GPP TR 36.785定义了LTE-V2X的通信频段PC5接口协议，主要采用E-UTRA 47专用载波频段，信道带宽有10MHz和20MHz两种情况。

       根据规范需求，LTE-V2X的多载波带间共存主要有E-UTRA 47/3/7/8/39/41总共6个频段，包括多载波频段共存的应用，都需要和47号频段共存，如下表所示：

LTE-V2X传输模式

       3GPP RAN#73会议上，列举了以下两种用于V2V通信的传输模式。

图4 C-V2V两种传输模式TM3和TM4

       1）传输模式TM3
       借助基站eNB，通过控制信令接口Uu实现V2V数据的调度和接口管理。在这种情况下，采用动态的方式进行资源的调度，车车间采用PC5接口通信。利用全球导航卫星系统（GNSS）进行时间同步。

       2）传输模式TM4
       V2V数据的调度和接口的管理是基于车-车间的分布算法实现。另外，资源的分配依赖地理信息的新机制-Zones。利用全球导航卫星系统（GNSS）进行时间同步。

C-V2X的协议栈

       根据C-ITS合作式智能交通系统规定的V2X协议栈，包括如下三种：

     ● 欧洲标准EU ITS-G5

     ● 美国标准U.S. WAVE

     ● 中国标准China GB/T 31024-3 / CSAE0053

       具体各个国家地区的C-ITS协议栈大同小异，都覆盖了网络的7层协议，包括了接入层（物理层和数据链路层）、网络传输层（网络层和传输层）及服务设施层（会话层、表示层和应用层）。如下图所示：

图 5 C-ITS合作式智能交通系统协议栈框图

C-V2X测试标准

       国内各行业协会和标准化组织高度重视我国C-V2X标准的推进工作，包括中国通信标准化协会（CCSA）、全国智能运输系统标准化技术委员会（TC/ITS）、中国智能交通产业联盟（C-ITS）、车载信息服务产业应用联盟（TIAA）、中国汽车工程学会(SAE-China)及中国智能网联汽车产业创新联盟（CAICV）等都已积极开展C-V2X相关研究及标准化工作。初步形成了覆盖C-V2X标准协议栈各层次、各层面的标准体系，具体的C-V2X协议栈和对应的标准组织如下图所示：

图6 C-V2X协议栈以及相应标准

上述C-V2X协议栈，大体可以分为3GPP层和IEEE应用层的测试：

     ● 接入层：主要涉及3GPP标准，包括物理层、MAC层和数据链路层，涉及的测试需求包括：射频测试、GCF认证和协议一致性等测试项目；

     ● 网络层和应用层：主要涉及IEEE标准，涉及网络层协议一致性测试和应用层消息测试；

     ● 应用场景：主要涉及国家ITS安全规范，如中国的CSAE规范中的测试场景需求；

C-V2X产业链

       C-V2X虽然最后是在汽车上应用，但是整个过程，包括了芯片、模组、Tier1供应商及整车厂商，涉及整个行业，如下图所示：

图7 C-V2X产业链组成

       C-V2X产业链从狭义上来说主要包括通信芯片、通信模组、终端与设备、整车制造、解决方案、测试验证以及运营与服务等环节，这其中包括了芯片厂商、设备厂商、主机厂、方案商、电信运营商等众多参与方。此外，若考虑到完整的C-V2X应用实现，还需要若干产业支撑环节，主要包括科研院所、标准组织、投资机构以及关联的技术与产业。

3 C-V2X车联网测试解决方案

       根据上述C-V2X的技术探讨，C-V2X TM3（Uu接口）的蜂窝移动通信在其中扮演非常重要的作用，主要体现在传统车联网Telematics的应用上。因此，C-V2X TM3（Uu接口）的测试方案，完全可以照搬T-Box的测试方案。因此，本文主要探讨C-V2X TM4（PC5接口）蜂窝通信的测试解决方案。

图8 C-V2X测试系统 – 测试方案一览

       上述框图是C-V2X的测试方案，主要涉及C-V2X TM4的测试方案，此方案可覆盖目前车联网相关的所有测试项目。由于不同的用户有不同的需求，因此，此方案可根据用户的需求，拆分为四大方面的测试，总共涵盖七个方面的测试，如下：

射频测试方案
      ● GCF一致性和协议一致性测试

      ● GCF一致性测试

      ● 协议一致性测试

      ● 在实验室进行C-V2X真实场景仿真测试

      ● C-V2X应用测试

      ●  C-V2X应用层测试

      ● C-V2X应用场景测试

      ● 复杂电磁环境下的C-V2X测试

4 C-V2X射频测试方案

图9 C-V2X射频测试方案框图

5 系统构成

1）CMW100或者CMW500：CMW100和CMW500都可以配置相应选件完成射频指标测试

2）SMBV100B或者SMBV100A：SMBV100B/A都可以用于C-V2X测试中的GNSS同步

6 系统能力

       C-V2X射频测试目的是为了验证C-V2X的空口能力是否符合3GPP的物理层技术要求。测试系统必须满足3GPP TS 36.521标准，能够对DUT进行射频标准认证测试。

1）针对Uu端口（V2N，Vehicle to Network）满足非信令射频研发、生产、校准测试

2）针对PC5（V2V，V2I，V2P）端口，满足非信令射频研发，生产，校准测试

7 支持的测试项

1）频谱类

     ● 带内杂散

     ● 领道泄漏比（ACLR）

     ● 频谱辐射模板

     ● 频率误差

2）功率类

     ● 功率动态范围

     ● 功率监测

     ● 发射功率

3）调制解调质量

     ● 矢量幅度误差（EVM）

     ● 矢量幅度误差 Vs. 子载波

     ● 均衡器频谱平坦度

     ● 幅度误差

     ● 相位误差

     ● IQ星座图

     ● RB分配

4）接收机测试

     ● 参考灵敏度电平

     ● 最大输入电平

8 C-V2X协议一致性测试方案

图11 C-V2X 协议一致性测试系统示意图

9 系统构成

      1）CMW500：针对PC5端口测试，CMW500可以模拟单辆车或者多辆汽车，覆盖到接入层（PHY，MAC，PDCP，RLC）。针对Uu端口测试，CMW500用于模拟基站

      2）SMBV100B或者SMBV100A：输出GNSS信号，用于被测OBU/ECU和仿真车辆之间的数据同步和导航

     说明：PC5端口测试需要同时使用CMW500+SMBV100B，CMW500用于模拟配合车辆。Uu端口测试仅需要CMW500模拟基站。信号可以通过传导或者OTA的方式与被测OBU建立连接。

10 系统能力

       C-V2X协议一致性测试系统主要搭载应用V2X技术进行V2V（车车通信）、V2I（车对路测）、V2P（车对人）直连通信的车载终端的底层射频性能、中间层互联互通、网络层协议一致性、PC5通信安全协议一致性及消息层协议一致性的测试及验证；C-V2X协议一致性测试的目的就是有效提升车联网V2X无线通信技术射频指标合规、保证通信协议栈稳定可靠以及与他车通信的可交互性。根据规范3GPP TS 36.523需求，测试系统能够完成L1-L7的所有V2X相关协议的一致性测试及验证工作。

       协议研发测试可以满足客户在GCF用例的基础上扩展开发的测试需求，测试用例的开发基于MLAPI测试脚本开发环境，使用C++语言进行脚本开发。目前可以满足以下测试规范需求：

       1）RF测试：支持pc5 mode4 信令。满足3gpp 36.521测试项目

       2）满足CAICT的一致性测试：《GB T 31024.3 合作式智能运输系统 专用短程通信 第3部分：网络层和应用层规范》

       3）满足GCF PCT一致性测试：支持PC5 TM4模式，满足3GPP 36.523-1规范

       4）互联互通（IOT）测试：支持3GPP 36.211，36.212，36.213规范，包括以下测试：

     ● V2V TM4支持物理资源，SubChannel，MCS， HARQ最大传输数等参数灵活配置

     ● 支持自适应分包和组包

     ● V2V TM4数据传输测试

     ● V2V TM4数据接收测试

     ● V2V TM4衰落性能测试，CMW500本身支持内置衰落，可以满足3GPP定义的如下衰落场景

     ● V2V TM4 不同SNR性能测试。

       5）支持多用户测试，模拟至多400辆车场景

       6）支持有色信道场景，支持LTE V2X标准定义的信道场景

       参考的标准如下：

     ● 4.1 3GPP TS 36.211 Physical Channels and modulation

     ● 4.2 3GPP TS 36.212 Multiplexing and channel coding

     ● 3GPP TS 36.321 Medium Access Control protocol specification

     ● 3GPP TS 36.322 Radio Link Control Protocol specification

     ● 3GPP TS 36.323 Packet Data Convergence Protocol(PDCP) specification

     ● YD/T 3400-2018《基于LTE的车联网无线通信技术 总体技术要求》

     ● YD/T 3340-2018《基于LTE的车联网无线通信技术 空中接口技术要求》

     ● 4.8《基于LTE的车联网无线通信技术 网络层技术要求》

     ● 2018-0173T-YD 《基于LTE的车联网通信安全总体技术要求》

     ● GB/T 37376-2019 《交通运输 数字证书格式》

     ● GB/T 37374-2019 《智能交通 数字证书应用接口规范》

     ● 4.12《基于LTE的车联网无线通信技术 消息层技术要求》

     ● 4.13《基于LTE的车联网无线通信技术 网络层协议一致性测试方法》

     ● 4.14《基于LTE的车联网无线通信技术 网络层协议一致性测试控制接口规范》

     ● 4.15《基于LTE的车联网无线通信技术 通信安全协议一致性测试方法》

     ● 4.16《基于LTE的车联网无线通信技术 通信安全协议一致性测试控制接口规范》

     ● 4.17《基于LTE的车联网无线通信技术 消息层协议一致性测试方法》

     ● 4.18《基于LTE的车联网无线通信技术 消息层协议一致性测试控制接口规范》

11 支持的测试项

此平台方案，可支持的C-V2X协议一致性测试项目如下：

     ● 射频指标测试

     ● 互联互通测试

     ● 网络层协议一致性测试

     ● PC5通信安全协议一致性测试

     ● 消息层协议一致性测试

1）射频发射性能测试

     ● 发射机测试

     ● 带内杂散

     ● 领道泄漏比（ACLR）

     ● 频谱辐射模板

     ● 频率误差

     ● 功率动态范围

     ● 功率监测

     ● 发射功率

     ● 矢量幅度误差（EVM）

     ● 矢量幅度误差 Vs. 子载波

     ● 均衡器频谱平坦度

     ● 幅度误差

     ● 相位误差

     ● IQ星座图

     ● RB分配

射频接收性能测试

     ● 参考灵敏度电平

     ● 最大输入电平

2）互联互通测试

     ● 子信道数目/MCS/HARQ发送测试

     ● 子信道数目/MCS/HARQ接收测试

     ● RLC分段重组功能发送测试

     ● RLC分段重组功能接收测试

     ● RLC重组功能测试

具体的互联互通测试项目如下：

3）网络层协议一致性测试

     ● DSM消息发送测试

     ● DSM消息接收测试

4）消息层协议一致性测试

     ● OBU广播BSM消息集协议一致性测试

     ● OBU接收BSM消息协议一致性测试

     ● OBU解析SPAT消息集协议一致性测试

     ● OBU解析RSI消息集协议一致性测试

     ● OBU解析RSM消息集协议一致性测试

     ● OBU解析MAP消息集协议一致性测试

5）PC5通信安全协议一致性测试

     ● DUT签发安全消息协议一致性测试

     ● DUT验签安全消息协议一致性测试

12 C-V2X GCF一致性测试方案

     C-V2X GCF一致性测试方案框图如上图11所示。