广州市车联网车联网先导区 V2X 云控基础平台技术规范

Posted 2022-09-02 爱是与世界平行

1 范围

本文件规定了智能网联云控基础平台的架构组成、各子系统相应的能力需求、数据类型以及数据格 式需求等。覆盖路侧协同设施与区域子系统通信，区域子系统与中心子系统通信等。

本文件适用于广州市车联网先导区V2X云控基础平台。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。

GB 16735-2019 道路车辆 车辆识别代号(VIN)

GA/T 1049.2-2013 公安交通集成指挥平台通信协议 第 2 部分：交通信号控制系统

GA/T 543.9 公安数据元(9) GA/T 543.10 公安数据元(10)

T/CSAE 53 合作式智能运输系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1 区域子系统 regional subsystem

区域子系统是特定区域的路侧协同设施信息的汇聚点，提供交通预测、交通监管、安全预警、以及 域内车辆管理等服务。

3.2 中心子系统 central subsystem

中心子系统为车联网先导区统一数据平台，汇聚各类系统的数据，提供融合、开放、共享的智能网 联基础数据服务。

3.3 区域云 regional cloud

区域云是为特定区域提供弱实时计算与离线计算的云数据中心。

3.4 边缘云 edge cloud

边缘云是靠近道路侧，提供实时数据处理、分析决策的小规模云数据中心。

4 缩略语

下列缩略语适用于本文件。

ABS：制动防抱死系统（Anti-Lock Braking System）

BSM：基本安全消息（Basic Safety Message）

EBW：紧急制动预警（Emergency Brake Warning）

ESP：车身电子稳定系统（Electronic Stability Program）

LDW：车道偏离预警系统（Lane Departure Warning）

RSM：路侧单元消息(Road Side Message)

RSI：路侧单元信息(Road Side Information)

SPAT：信号灯消息(Signal Phase And Timing Message)

TCS：牵引力控制系统（Traction Control System）

VIN：车辆识别码（Vehicle ID Number）

JSON：javascript 对象简谱 （Javascript Object Notation ）

Protobuf：序列化数据结构协议 (Protocol Buffer)

MQTT：消息队列遥测传输（Message Queuing Telemetry Transport）

5 V2X 云控基础平台架构及组成

5.1 V2X 云控基础平台定义

集成车端、路侧、公共服务信息平台、第三方平台各种数据、服务、用户等各类资源，在此基础上 提供车路协同应用数据集成分析、应用支撑能力和基础应用能力，以支撑各种自动驾驶、智能交通管理、 智慧出行、公共安全等应用，是构建产业生态重要基础。

5.2 平台总体架构

V2X 云控基础平台总体架构见图 1，主要包含以下内容：

a) V2X 云控基础平台主要分为区域子系统与中心子系统；

b) 路侧协同设施部署于路侧，通过通信网络接入区域子系统；

c) 区域子系统接入中心子系统；

d) V2X 云控基础平台与地图、交管、气象、CA 系统等第三方信息服务平台、交通、路政、环卫、 交管、车企、出行运营等其行业服务平台相连，进行对外部数据交互。智能网联车辆可以通过 直连车企或运营企业数据平台，与中心子系统数据交互。

5.3 云基础设施要求

5.3.1 云基础设施为 V2X 云控基础平台的各子系统提供虚拟化的计算、存储和网络资源，以及提供存储 框架、计算框架等支撑能力。

5.3.2 云基础设施应对物理资源无锁定，采用高可用架构，具备资源弹性伸缩、数据容灾备份能力，并 提供灵活高效的组网能力。

5.4 区域子系统

5.4.1 区域子系统定义

面向区域级交通监管以及域内车辆管理等提供服务，是单个或多个路侧协同设施信息的汇聚点。

5.4.2 区域子系统组成

区域子系统组成可以有如下方式：

a) 由边缘云和区域云组成，边缘云向下与路侧协同设施连接，向上与区域云连接。

b) 由边缘云组成，边缘云向下与路侧协同设施连接，向上与中心子系统连接。

c) 由区域云组成，区域云向下与路侧协同设施连接，向上与中心子系统连接。

5.4.3 区域子系统功能

区域子系统功能架构如图 3 所示，包含云基础设施层、平台基础能力层、基础应用能力层。各层能 力要求如下，其中云基础设施要求见 5.3。

5.4.3.1 平台基础能力

5.4.3.1.1 平台应采用功能模块化设计，并能够进行服务化封装，以方便不同功能模块之间的相互调用。 基础平台应具有较强的弹性可扩展能力，以适应功能模块、数据资源、应用能力等的不断发展。

5.4.3.1.2 资源连接层应实现区域子系统与路侧协同设施、中心子系统的互联互通，提供与路侧协同设施、 中心子系统的接口。

5.4.3.1.3 数据处理层应提供对各类数据的初步清洗、存储，并将数据与主题相关联，使数据进入相应的 主题数据库。 5.4.3.1.4 数据分析层应提供数据报表、可视化、知识库、数据分析工具及数据开放功能，为各类决策的 产生提供支持数据可视化、数据挖掘功能。

5.4.3.2 基础应用能力

可提供面向区域级交通监管、域内车辆管理、安全预警等服务。

a） 交通监管：基于智能网联数据，对交通状态进行监控、管理，进行交通信号优化、交通态势分 析、交通流预测、智慧公交线路优化等功能提升，从而提高交通安全性，优化交通通行效率。

b） 车辆管理：实现各场景下的自动驾驶车队或第三方车队管理能力，并为其提供车辆管理、线路 管理、线路下发、消息通知、远程控制等多种功能的应用支撑。

c） 安全预警：为区域车辆提供安全预警。

5.5 中心子系统

5.5.1 基本要求

5.5.1.1 中心子系统应汇聚各类系统的数据，提供融合、开放、共享的智能网联基础数据服务。

5.5.1.2 中心子系统是区域子系统的数据汇聚点，可对接公安、交管、气象等各类与智能网联相关的政 府业务平台，对接车企与车辆运营企业的车联网服务等第三方平台。

5.5.1.3 中心子系统应对海量数据进行结构化整理、存储，并通过统一的注册、审核、 发布、更新机制， 将数据共享给产业链各方。

5.5.1.4 中心子系统应具备全局性交通规划、区域协调能力。

5.5.2 中心子系统功能

中心子系统功能架构如图 4 所示，包含云基础设施层、平台基础能力层、综合应用能力层。各层能 力要求如下，其中云基础设施要求见 5.3。

5.5.2.1 平台基础能力

5.5.2.1.1 开放接口服务应与外部平台实现互联互通，开放数据接口，接入道路管理系统、交通信号管理 系统、实时路况、视频监控、高精度地图等交通信息，并提供 API 访问接口。

5.5.2.1.2 资源连接层应实现中心子系统与区域子系统的互联互通，提供与区域子系统的接口。

5.5.2.1.3 数据处理层应提供对各类数据的初步清洗、存储，并将数据与主题相关联，使数据进入相应的 主题数据库。

5.5.2.1.4 数据共享层应提供物理数据、经营数据、能力数据、用户数据、产品数据相关的主题数据库， 供数据分析层调用。

5.5.2.1.5 数据分析层应提供数据报表、可视化、知识库、数据分析工具及数据开放功能，为各类决策的 产生提供支持数据可视化、数据挖掘功能。

5.5.2.2 综合应用能力

中心子系统需具备与智能交通管控平台及交通管控设备等进行信息交互的能力，服务于交通及产业。 宜包含以下功能：

a） 交通监管：基于智能网联数据，对交通状态进行监控、管理，进行交通信号优化、交通态势分 析、交通流预测、智慧公交线路优化、出行服务平台等功能提升，从而提高交通安全性，优化 交通通行效率。

b） 交通执法：基于开放共享的智能网联基础数据，实现有效支持各类交通主题的数字化云端执法 服务，为政府部门、生产运营部门提供预警预判和管控纠察等基础数据。

c） 车辆管理：应支持接入各场景下的自动驾驶车队或第三方车队管理平台，并为其提供运营展示、地图管理、账号管理、车辆管理、线路管理、线路下发、消息通知、远程控制等多种功能的应 用支撑。

d） 产业服务：为整车企业、一级供应商、科技生态企业等提供统一的标准化的智能网联数据和服 务共享，推动数字交通、自动驾驶、智慧物流、智慧泊车等更多综合性车联网商业化应用。

e） 测试服务：应具有测试管理、测试监控、远程控制、仿真测试、测试数据统计分析等功能。测 试车辆在各个测试场景中的实时运行信息汇总上传到中心子系统，运用系统智能判别和人工评 测的方式，对测试车辆的各项运行指标进行综合数据分析，并为云控应用场景验证提供试验测 试依据。

6 V2X 云控基础平台信息交互要求

6.1 信息交互与数据集

6.1.1 V2X 云控基础平台与智能网联车辆、路侧协同设施以及第三方平台信息交互要求如下：

a） 智能网联车辆应向 V2X 云控基础平台（根据智能网联车辆具体接入的区域子系统或中心子系 统）上报车辆状态数据，如车辆基本信息、OBU 状态数据和 V2X 预警数据等，宜能直接上报 或通过第三方车企平台上报车辆位置状态信息以及自动驾驶数据等信息；

b） 路侧协同设施应向 V2X 云控基础平台上报或转发设备基本信息以及道路交通感知信息等，如 RSU 设备基本信息、RSU 运维信息、RSU 业务信息、RSCU 设备基本信息、RSCU 业务信息等； 应能接收 V2X 云控基础平台下发的相关配置管理信息和道路交通运行状态等信息，如地图信 息、交通事件信息、交通气象信息、信号灯信息等；

c） V2X 云控基础平台应能与相关第三方平台实现信息交互，宜能支持接入高精地图信息、自动驾 驶数据等；应能提供数据共享接口，实现道路交通感知等信息共享。

6.1.2 V2X 云控基础平台中心子系统与区域子系统之间的信息交互要求如下：

a） 区域子系统首次注册或信息变更时应向中心子系统上报区域基本信息与路侧协同设施站点信 息，如区域子系统所属机构、路侧协同设施站点信息列表等；

b） 区域子系统应周期性向中心子系统上报各类统计数据，如区域道路交通状态统计、车辆统计、 路侧协同设施统计等数据；

c） 区域子系统应向中心子系统转发车载子系统和路侧协同设施上报的相关数据，对于道路交通感 知信息、V2X 信息等高频率数据可采用抽样转发；

d） 中心子系统应能查询区域子系统相关车辆、路侧协同设施状态以及道路交通感知实时视频或历 史视频等信息；

e） 中心子系统应能对区域子系统数据上报策略进行配置。

6.1.3 V2X 云控基础平台信息交互对象之间数据交互内容如表 1 所示。

表 1 信息交互类型

6.2 通信方式

6.2.1 智能网联车辆与 V2X 云控基础平台间通信要求 智能网联车辆与 V2X 云控基础平台之间的通信要求如下：

a） 通信协议：宜采用 MQTT 协议或 TCP/UDP 协议；

b） 传输格式要求：应支持 JSON 格式，也可根据需要采用二进制等格式；

c） 编码格式要求：UTF-8。

6.2.2 路侧协同设施与区域子系统间通信要求 路侧协同设施与区域子系统之间的通信要求如下:

a） 通信协议：应支持 MQTT 协议，低频类信息交互也可采用 HTTP/HTTPS；

b） 传输格式要求：应支持 JSON 格式，也可根据需要采用 Protocol Buffer/ASN.1；

c） 编码格式要求：UTF-8。

6.2.3 区域子系统与中心子系统间通信要求 区域子系统与中心子系统之间的通信要求如下：

a） 通信协议：应支持 HTTP/HTTPS 协议进行信息交互，区域子系统应向中心子系统进行注册，采用用户名加口令方式进行认证授权，高频类信息交互时也可根据需要采用 MQTT 或 WebSocket 等协议；

b） 传输格式要求：应支持 JSON 格式，也可采用 Protocol Buffer；

c） 编码格式要求：UTF-8。

6.2.4 中心子系统与第三方平台间通信要求 中心子系统与对外平台之间的通信协议规则如下所示：

a） 通信协议：中心子系统从第三方平台获取数据时遵循第三方平台接口规范，宜采用 HTTP/HTTPS 协议；中心子系统向第三方外平台共享数据时宜采用 MQTT 或 WebSocket 等协 议；

b） 传输格式要求：应支持 JSON 格式，也可采用 Protocol Buffer；

c） 编码格式要求：UTF-8。

7 平台组网通信要求

7.1 平台组网要求

7.1.1 市级组网方案

7.1.1.1 市级组网采用 5G 与 C-V2X 融合组网方案，构建满足未来道路交通系统各种场景下 V2V、V2I、 V2N 等之间所需有线与无线传输相结合的混合式通信系统。

7.1.1.2 车联网系统通信可分为有线或无线通信方式，云端设施、路端设施等安装后位置基本不变的设 备宜采用有线通信方式；车端等移动设施宜采用无线通信方式。

7.1.1.3 车路协同网络为异构组网形态，不同业务使用不同的通信技术承载。小数据量的实时广播业务 使用 LTE-V2X 网络承载，中数据量的非实时点播业务使用 4G LTE 网络承载，大数据量的远程点播 业务使用 5G Uu 网络承载，大数据量的实时近场交互业务使用 NR-V2X 网络承载。

7.1.2 区级组网方案

区级组网同样采用 5G 与 C-V2X 融合组网，主要基础设施包括车、路、云三部分：

a） 车载终端可通过前装和后装的形式装载在车辆上；

b） 路侧感知设备、路侧单元（RSU）、路侧计算单元等通过网络连接，以一定数量的组合成套安 装于 T 型杆或 L 型杆上，或根据“车路网云一体化”总体架构，均安装部署在工程范围内的道 路沿线，路侧布置，协同组网；

c） 云端可以通过不同的部署方式部署为网络边缘云或中心云。

7.1.3 中心组网方案

各区可根据业务需求灵活设计数据交互模式和业务部属位置，区级之间通过市级平台进行数据的交 互，总体的区级和市级组网方案如下图所示。区域级平台通过网关与市级云平台通过专线进行连接，确 保数据能够双向传输。

7.2 平台通信要求

7.2.1 路侧协同设施与区域子系统通信要求

a） 采用无线网络通信时延＜200ms，采用有线网络通信时延<100ms b） 通信可靠性高于 99.9%；

7.2.2 区域子系统与中心子系统通信要求

a） 网络通信平均时延＜100ms；

b） 通信可靠性高于 99.9%；

8 云控基础平台性能要求

a） 服务可用性不低于 99.9%，满足自动宕机迁移、自动快照备份等要求。

b） 服务的数据应有本地副本，数据持久性不低于 99.999%。

c） 满足资源弹性、自由配置要求，CPU、内存、带宽等关键资源可随时升级，升级配置数据不丢 失，业务暂停时间可控。

d） 中心子系统软件架构应具备动态扩展接入不少于 200 万车辆的能力；区域子系统软件架构应具 备动态扩展接入不少于 20 万车辆的能力。

9 云控基础平台安全要求

9.1 云基础设施安全可信要求

应满足租户隔离、存储安全、访问控制、运维审计、漏洞管理功能。

9.2 数据安全要求

9.2.1 一般要求

保证数据可销毁性、数据可迁移性、数据私密性、数据完整性、数据备份和恢复功能；

9.2.2 接入安全

提供面向连接对象和接入认证鉴权机制，提供安全的数据传送通道，提供数据传输和存储的加密机 制。

9.2.3 监控与分析数据保护

禁止对员工和授权用户的监控，或者在监控前需要通知用户或者获得用户的许可；禁止跨地理边界 传输个人可识别信息（PII），或者在某个区域存储或者分析这类信息；敏感数据需要防止被篡改。

9.2.4 配置和管理数据保护

安全管理维护不同时间安全的连贯性，不因操作过程而受到影响。安全元数据，例如连接状态和特 征（加密的或者认证过的），收集设备安全控制状态并分享给运营管理系统。

9.3 鉴权要求

V2X 云控基础平台支持与第三方平台的 Token 校验，中心平台与第三方平台使用 HTTP/HTTPS 和 WebSocket 协议进行信息交互，可采用 OAuth 2.0 的方式进行认证，应满足以下要求：

a） 第三方平台调用云控平台的认证接口；

b） V2X 云控基础平台对第三方平台的身份进行验证，如合法则认证通过，否则身份认证失败；

c） 第三方平台的身份验证通过后，V2X 云控基础平台返回 JWT Token 给第三方平台；

d） 第三方平台调用 V2X 云控基础平台的数据或服务接口时，需在请求头 Authorization 中加入 Token 信息；

e） 中心平台校验 Token 的有效性，并进行数据交互。

f） V2X 云控基础平台与第三方平台使用 MQTT 协议进行信息交互时，宜采用 SSL 证书的方式进 行认证。