分布式RSU系统、车路协同系统及数据传输方法与流程

分布式rsu系统、车路协同系统及数据传输方法
技术领域
1.本发明涉及车联网领域，尤其涉及分布式rsu系统、车路协同系统及数据传输方法。


背景技术：

2.车联网是以车内网，车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车-x(vehicle-to-x，v2x，其中，x：车、路、行人及互联网等)之间，进行无线通讯和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。车路协同是自动驾驶商业化的前提又是《交通强国建设纲要》任务目标之一还是“新基建”中融合型智能交通基础设施的组成部分，可以有效支撑传统基础设施的转型升级。但当发展到自动驾驶技术时，仅有汽车的智能化是不够的，需要路边基础设施的智能化设置，以便获取更优良的安全、高效出行体验。但相关技术中，通常在路侧相隔预设距离设置一个rsu(road side unit，路侧单元)，路侧会设置多个rsu，而当rsu需要业务升级时则需要每个rsu都升级软件。
3.因此，如何避免业务升级时则需要每个rsu都升级软件是亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述相关技术的不足，本技术的目的在于提供分布式rsu系统、车路协同系统及数据传输方法，旨在解决业务升级时需要每个rsu都升级软件。
5.一种分布式路侧单元rsu系统，包括分离设置的rsu后端控制系统和至少一个rsu前端中转系统；所述rsu后端控制系统和所述rsu前端中转系统设于不同的物理设备中，且所述rsu后端控制系统集成于多接入边缘计算mec服务器中，所述rsu前端中转系统设于预设路边设备上；所述rsu后端控制系统与至少一个所述rsu前端中转系统通信连接；
6.所述rsu后端控制系统包括车用无线通信技术v2x应用层；所述v2x应用层与所述mec服务器的其他应用层集成于所述mec服务器中；所述v2x应用层复用所述mec服务器中的iot平台获取所述rsu前端中转系统接收的v2x数据；
7.所述rsu前端中转系统包括pc5接口、v2x-无线协议层、传输/网络层、消息层及转换层；所述rsu前端中转系统与车载单元通过pc5接口连接，通过所述pc5接口获取所述车载单元的所述v2x数据，将所述v2x数据通过所述v2x-无线协议层、所述传输/网络层、所述消息层、所述转换层传输至所述iot平台。
8.上述的分布式式路侧单元rsu系统，可包括分离设置的至少一个rsu前端中转系统和rsu后端控制系统，rsu后端控制系统包括车用无线通信技术v2x应用层；v2x应用层复用mec服务器中的iot平台获取rsu前端中转系统接收的v2x数据；rsu前端中转系统包括pc5接口、v2x-无线协议层、传输/网络层、消息层、转换层，将现有技术中的rsu的完整全栈的业务单元进行分离，降低海量部署的rsu的整体成本，降低施工难度，便于长期软件升级。rsu后端控制系统的设置，使得软件配置和升级都可以集中维护。
9.可选地，所述rsu后端控制系统与第二通信系统通信连接；所述v2x应用层还复用所述iot平台获取所述第二通信系统接收的第二路侧数据。
10.上述第二通信系统的设置，可让第二通信系统接收其他路侧控制器的路侧数据，和rsu前端中转系统共同获取路侧的数据，可减少rsu前端中转系统的部署。
11.基于同样的发明构思，本技术还提供一种车路协同系统，所述车路协同系统包括上述的分布式路侧单元rsu系统及至少一个车载单元；所述至少一个车载单元与所述rsu前端中转系统通过pc5接口连接；所述rsu前端中转系统与所述rsu后端控制系统通信连接。
12.上述车路协同系统包括分布式式路侧单元rsu系统及直属一个车载单元，分布式式路侧单元rsu系统可包括分离设置的至少一个rsu前端中转系统和rsu后端控制系统，rsu后端控制系统包括车用无线通信技术v2x应用层；v2x应用层复用mec服务器中的iot平台获取rsu前端中转系统接收的v2x数据；rsu前端中转系统包括pc5接口、v2x-无线协议层、传输/网络层、转换层，将现有技术中的rsu的完整全栈的业务单元进行分离，降低海量部署的rsu的整体成本，降低施工难度，便于长期软件升级。rsu后端控制系统的设置，使得软件配置和升级都可以集中维护。
13.可选地，所述车路协同系统还包括第二通信系统，所述第二通信系统与所述rsu后端控制系统通信连接。
14.基于同样的发明构思，本技术还提供一种数据传输方法，应用于上述的车路协同系统，所述方法包括：
15.所述至少一个车载单元通过所述pc5接口将所述v2x数据发送至所述rsu前端中转系统的所述v2x-无线协议层，通过所述v2x-无线协议层、所述传输/网络层、所述转换层传输至所述iot平台；
16.所述iot平台将所述v2x数据发送至所述v2x应用层。
17.可选地，所述方法还包括：所述iot平台与第二通信系统通信连接，所述第二通信系统与交通信号控制器连接；所述第二通信系统接收所述交通信号控制器的第二路侧数据，并将所述第二路侧数据发送至所述iot平台；所述iot平台将所述第二路侧数据发送至所述v2x应用层；所述v2x应用层根据所述v2x数据和第二路侧数据生成车路协同数据。
18.可选地，所述v2x应用层根据所述v2x数据和第二路侧数据生成车路协同数据之后还包括：所述v2x应用层将所述车路协同数据通过所述iot平台发送至所述rsu前端中转系统和/或所述第二通信系统。上述v2x应用层将车路协同数据通过iot平台发送至rsu前端中转系统和/或第二通信系统，可让rsu前端中转系统将该车路协同数据发送至车载单元，第二通信系统将车路协同数据发送至交通信号控制器，使得驾驶者能第一时间了解交通信息和危险状况，交通信号控制器也可根据车路协同数据改变交通信号的控制规则。
19.在本发明中提出的分布式rsu系统、车路协同系统及数据传输方法，通过分离设置的至少一个rsu前端中转系统和rsu后端控制系统，rsu后端控制系统包括车用无线通信技术v2x应用层；v2x应用层复用mec服务器中的iot平台获取rsu前端中转系统接收的v2x数据；rsu前端中转系统包括pc5接口、v2x-无线协议层、传输/网络层、转换层，将相关技术中的rsu的完整全栈的业务单元进行分离，降低海量部署的rsu的整体成本，降低施工难度，便于长期软件升级。rsu后端控制系统的设置，使得软件配置和升级都可以集中维护。
附图说明
20.图1为现有技术中rsu系统框架示意图；
21.图2为本发明实施例提供的分布式路侧单元系统框架示例图；
22.图3为本发明另一可选实施例提供的车路协同系统框架示例图一；
23.图4为本发明另一可选实施例提供的车路协同系统框架示例图二；
24.图5为本发明又一可选实施例提供的数据传输方法基本流程图；
25.图6为本发明再一可选实施例提供的数据传输方法细化流程图；
26.附图标记说明：
27.rsu应用层(applications)11，消息/设施层(message/facilities layer)12，传输/网络层13，pc5协议层14，rsu前端中转系统21，pc5接口211，v2x-无线协议层212，传输/网络层213，消息层214，转换层215，rsu后端控制系统22，v2x应用层221，mec服务器23，其他应用层231，iot平台232，mec服务器中的传输/网络层233，mec服务器中的物理/数据链路层234，车载单元24，第二通信系统25，交通信号控制器26。
具体实施方式
28.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。
30.相关技术中通常在路侧相隔预设距离设置一个rsu(road side unit，路侧单元)，路侧会设置多个rsu，而当rsu需要业务升级时则需要每个rsu都升级软件。其中一个rsu在现有技术中，可参见图1所示，该rsu为完整全栈的业务单元。该rsu包括rsu应用层(applications)11、消息/设施层(message/facilities layer)12、传输/网络层13、pc5协议层14。
31.基于此，本技术希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
32.本发明实施例：
33.本发明实施例提供一种分布式路侧单元rsu系统，该分布式路侧单元rsu系统包括：分离设置的rsu后端控制系统和至少一个rsu前端中转系统。该rsu后端控制系统和rsu前端中转系统分别设于不同的物理设备中，且rsu后端控制系统集成于多接入边缘计算mec服务器中，rsu前端中转系统设于预设路边设备上。至少一个rsu前端中转系统与rsu后端控制系统通信连接；其中预设路边设备可以为龙门架或路边路灯或其他路侧设备。
34.其中rsu后端控制系统包括车用无线通信技术v2x应用层；v2x应用层与mec服务器的其他应用层集成于mec服务器中；v2x应用层复用mec服务器中的物联网iot平台获取rsu前端中转系统接收的v2x数据。其中该v2x应用层即为相关现有技术中rsu整个完整的全栈的业务单元中的应用层。其中v2x应用层也可以根据v2x数据生成车路协同数据，并将车路
协同数据再通过iot平台根据modbus或者mqtt协议发送至rsu前端中转系统，rsu前端中转系统将车路协同数据发送至车载单元。即可以多个在路边设备上分别设置rsu前端中转系统，使得rsu前端中转系统获取v2x数据将v2x数据通过modbus或者mqtt协议接入iot平台发送至v2x应用层。其中rsu后端控制系统可以与至少一个rsu前端中转系统连接，使得rsu后端控制系统可以覆盖一整个路段，复用mec的iot平台，这样软件配置和升级都可以集中维护。
35.rsu前端中转系统包括pc5接口、v2x-无线协议层、传输/网络层、消息层及转换层；rsu前端中转系统与车载单元通过pc5接口连接，通过pc5接口获取车载单元的v2x数据，将v2x数据通过v2x-无线协议层、传输/网络层、消息层、转换层传输至iot平台。其中转换层可以将v2x协议转换为modbus或者mqtt协议，通过modbus或者mqtt协议接入mec服务器中的iot(internet of things，物联网)平台。可通过rsu前端中转系统实现v2x消息层和pc5协议栈，和车载单元obu通信，并通过modbus或者mqtt协议接入mec上的iot平台。rsu后端控制系统实现v2x应用层，通过iot平台和rsu前端中转系统通信。iot平台通过modbus或者mqtt协议从rsu前端中转系统接收消息，以及下发命令给rsu前端中转系统。其中在一些示例中，rsu前端中转系统可以采用单片机，可降低位于路边的rsu前端中转系统的复杂度，成本和环境适应难度。
36.在一些示例中，v2x应用层复用mec服务器中的iot平台获取rsu后端控制系统接收的v2x数据可以包括：v2x应用层复用iot平台从mec服务器中的传输/网络层、mec服务器中的物理/数据链路层获取rsu前端中转系统接收的v2x数据，该传输/网络层可以适用tcp/ip协议。
37.在一些示例中，rsu后端控制系统与至少一个rsu前端中转系统通信连接的通信连接方式包括以下至少一种通信连接方式：5g、wifi、有线以太网eth。
38.在一些示例中，rsu后端控制系统还可以与第二通信系统通信连接；v2x应用层还复用iot平台获取第二通信系统接收的第二路侧数据。其中第二路侧数据可以为红绿灯等其他交通信号控制器或其他路侧控制器的路侧数据。这样，可减少rsu前端中转系统部署，可让少量的rsu前端中转系统部署和第二通信系统结合获取多种路侧数据。其中rsu后端控制系统与第二通信系统可通过5g、wifi、有线以太网eth的通信方式建立连接，可采用tcp/ip协议来支持数据的传输，也即rsu后端控制系统还可以复用mec服务器的传输/网络层获取第二通信系统接收的第二路侧数据。
39.其中通信系统接收的第二路侧数据也可采用modbus over tcp协议直接接入mec服务器的iot平台，从而连接其v2x应用层。
40.在一些示例中，v2x应用层还用于根据v2x数据及第二路侧数据生成车路协同数据；v2x应用层还复用iot平台将车路协同数据发送至第二通信系统和/或rsu前端中转系统。当第二通信系统可将接收到的车路协同数据发送至交通信号控制器，使得交通信号控制器可获取车路协同数据中的预设控制指令，该交通信号控制器根据该控制指令控制相应的交通信号等。
41.为了便于理解，本实施例下面结合附图对本实施例提供的分布式路侧单元系统进行示例性的说明。
42.请参见图2所示的示例，分布式路侧单元系统框架示意图，该分布式路侧单元rsu
系统包括：分离设置的rsu后端控制系统22和至少一个rsu前端中转系统21。该rsu后端控制系统22和rsu前端中转系统21设于不同的物理设备中，且rsu后端控制系统22集成于多接入边缘计算mec服务器23中，rsu前端中转系统21设于路边的龙门架上。rsu后端控制系统22与至少一个rsu前端中转21系统采用5g/eth/wifi通信连接。rsu后端控制系统22还与第二通信系统255g/eth/wifi通信连接。
43.其中rsu后端控制系统22包括车用无线通信技术v2x应用层221；v2x应用层221与mec服务器的其他应用层231集成于mec服务器23中；v2x应用层221复用mec服务器中的iot平台232从mec服务器中的传输/网络层233、mec服务器中的物理/数据链路层234获取rsu前端中转系统21接收的v2x数据及第二通信系统25接收的第二路侧数据。其中第二路侧数据可以为红绿灯的路侧数据。而该v2x应用层221即为相关现有技术中rsu整个完整的全栈的业务单元中的应用层11。
44.rsu前端中转系统21包括pc5接口211、v2x-无线协议层212、传输/网络层213、消息层214及转换层215；rsu前端中转系统21与车载单元24通过pc5接口211连接，通过pc5接口211获取车载单元的v2x数据，将v2x数据通过v2x-无线协议层212、传输/网络层213、消息层214、转换层215传输至iot平台232。
45.本发明实施例的分布式路侧单元rsu系统包括分离设置的至少一个rsu前端中转系统和rsu后端控制系统。rsu后端控制系统包括车用无线通信技术v2x应用层；v2x应用层复用mec服务器中的iot平台获取rsu前端中转系统接收的v2x数据；rsu前端中转系统包括pc5接口、v2x-无线协议层、传输/网络层、消息层、转换层，可解决业务升级时则需要每个rsu都升级软件，实现将现有技术中的rsu的完整全栈的业务单元进行分离，降低海量部署的rsu的整体成本，降低施工难度，便于长期软件升级。rsu后端控制系统的设置，使得软件配置和升级都可以集中维护。而第二通信系统的设置，可让少量的rsu前端中转系统部署和第二通信系统结合获取多种路侧数据，比如一个路口4个方向只需要一个rsu前端中转系统用于和多个车载单元obu通信，其他地方使用更成熟的第二通信系统。从而减少rsu前端中转系统部署。
46.本发明另一可选实施例：
47.为解决在业务升级时需要每个在路侧设置的rsu都升级软件，本发明提供一种车路协同系统，下面结合实施例对本发明提供的车路协同系统进行说明。
48.本实施例中的车路协同系统包括上述本发明实施例提供的分布式路侧单元rsu系统及至少一个车载单元obu。其中本发明实施例提供的分布式路侧单元rsu系统可参见上述本发明实施例的具体描述，在此不在赘述。其中至少一个车载单元与rsu前端中转系统通过pc5接口连接；rsu前端中转系统与rsu后端控制系统通信连接。在一些实施例中，车路协同系统还包括第二通信系统，第二通信系统与rsu后端控制系统通信连接。
49.为了便于理解，本实施例下面结合附图对本实施例提供的车路协同系统进行示例性的说明。
50.请参见图3的示例，该车路协同系统包括4个车载单元24，4个车载单元24分别与rsu前端中转系统21通过pc5接口211连接。rsu前端中转系统21与rsu后端控制系统22通信连接。该rsu前端中转系统21包括pc5接口211、v2x-无线协议层212、传输/网络层213、消息层214及转换层215；所述rsu前端中转系统21与车载单元24通过pc5接口211连接，通过pc5
接口211获取车载单元24的v2x数据，将v2x数据通过v2x-无线协议层212、传输/网络213层、消息层214、转换层215传输至iot平台232。其中转换层215可以将v2x协议转换为modbus或者mqtt协议，通过modbus或者mqtt协议接入mec服务器中的iot(internet of things，物联网)平台232。可通过rsu前端中转系统21实现v2x消息层214和pc5协议栈，和各车载单元obu通信，并通过modbus或者mqtt协议接入mec上的iot平台。其中rsu后端控制系统包括车用无线通信技术v2x应用层221；v2x应用层221与mec服务器的其他应用层231集成于mec服务器23中；v2x应用层221复用mec服务器中的物联网iot232平台获取rsu前端中转系统21接收的v2x数据。在mec服务器中还设置有传输/网络层233(tcp/ip)、物理/数据链路层234(5g/wifi/eth)。
51.请参见图4的示例，该车路协同系统在图3的基础上还包括第二通信系统25，该第二通信系统25与rsu后端控制系统22通信连接。可通过modbus over tcp接入mec服务器的iot平台232，rsu后端控制系统的v2x应用层221通过统一的iot平台232获得rsu前端中转系统21接收的v2x数据和第二通信系统25接收的第二路侧数据。
52.本实施例提供的车路协同系统包括分布式路侧单元rsu系统及至少一个车载单元obu，其中分布式rsu系统包括分离设置的至少一个rsu前端中转系统和rsu后端控制系统。rsu后端控制系统包括车用无线通信技术v2x应用层；v2x应用层复用mec服务器中的iot平台获取rsu前端中转系统接收的v2x数据；rsu前端中转系统包括pc5接口、v2x-无线协议层、传输/网络层、转换层，将相关技术中的rsu的完整全栈的业务单元进行分离，降低海量部署的rsu的整体成本，降低施工难度，便于长期软件升级。rsu后端控制系统的设置，使得软件配置和升级都可以集中维护。
53.本发明又一可选实施例：
54.为解决在rsu需要业务升级时，每个在路侧设置的rsu都需升级软件，本发明提供一种数据传输方法，下面结合实施例对本发明提供的数据传输方法进行说明。
55.请参见图5所示的数据传输方法的基本流程图，该数据传输方法应用于上述本发明另一可选实施例的车路协同系统，该数据传输方法包括：
56.s501、至少一个车载单元通过pc5接口将v2x数据发送至rsu前端中转系统的v2x-无线协议层，v2x数据通过v2x-无线协议层、传输/网络层、转换层传输至mec服务器的iot平台。
57.其中v2x数据通过v2x-无线协议层、传输/网络层、转换层传输至mec服务器的iot平台可以包括：v2x数据传输至v2x-无线协议层、传输/网络层，再到达转换层，经转换层将v2x数据的v2x协议包转换为modbus或者mqtt协议包，再传输至mec服务器的iot平台。
58.s502、iot平台将v2x数据发送至v2x应用层。
59.在一些示例中，iot平台与第二通信系统通信连接，第二通信系统与交通信号控制器连接；第二通信系统接收交通信号控制器的第二路侧数据，并将第二路侧数据发送至iot平台。iot平台将第二路侧数据发送至v2x应用层；v2x应用层可以根据v2x数据和第二路侧数据生成车路协同数据。v2x应用层根据v2x数据和第二路侧数据生成车路协同数据之后还可以包括：v2x应用层将车路协同数据通过iot平台发送至rsu前端中转系统和/或第二通信系统。其中v2x应用层将车路协同数据通过iot平台发送至rsu前端中转系统可以通过复用iot平台、传输/网络层、物理/链路层发送至rsu前端中转系统，rsu前端中转系统通过解封
再封装成车载单元可识别的车路协同数据并发送至车载单元。其中v2x应用层将车路协同数据通过iot平台发送至第二通信系统也可以通过复用iot平台、传输/网络层、物理/链路层发送至第二通信系统，第二通信系统通过解封再封装成其他路侧控制器可识别的车路协同数据并发送至其他路侧控制器。
60.本发明再一可选实施例：
61.为解决在rsu需要业务升级时，每个在路侧设置的rsu都需升级软件，本发明提供一种数据传输方法，下面结合一种应用场景对本发明提供的数据传输方法进行具体说明。
62.请参见图6所示的数据传输方法的细化流程图，该数据传输方法应用于上述本发明另一可选实施例的车路协同系统，该数据传输方法包括：
63.s601、多个车载单元通过pc5接口将v2x数据发送至rsu前端中转系统的v2x-无线协议层，v2x数据通过v2x-无线协议层、传输/网络层、转换层传输至mec服务器的iot平台。
64.s602、第二通信系统接收交通信号控制器的第二路侧数据，并将第二路侧数据发送至iot平台。
65.本示例中s602与s601同时执行。且同时执行后可执行s603。在一些示例中，也可以在s602在s601之前执行，即可按照s602-s601-s603的步骤执行。也可以按照s601-s602-s603的步骤执行。
66.s603、mec服务器的iot平台将v2x数据、第二路侧数据发送至v2x应用层。
67.s604、v2x应用层根据v2x数据和第二路侧数据生成车路协同数据。
68.s605、v2x应用层将车路协同数据通过iot平台直接发送至rsu前端中转系统。在本步骤之后，执行s607。
69.s606、v2x应用层将车路协同数据通过iot平台直接发送至第二通信系统。在本步骤之后，执行s608。
70.s607、rsu前端中转系统将车路协同数据发送至与rsu前端中转系统通信连接的多个车载单元。使得驾驶者能了解交通信息和危险状况，可及时作出相应的措施。
71.s608、第二通信系统将车路协同数据发送至交通信号控制器。以供交通信号控制器可根据车路协同数据中的控制指令控制交通信号等。
72.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。