多接入边缘打算（Multi-Access Edge Computing， MEC）技能是一种具有高带宽、低时延、本地化等特点的技能，可在网络边缘供应做事环境和打算能力，通过靠近用户来降落网络操作和做事交付的时延。基于MEC的蜂窝车联网（Cellular Vehicle to Everything， C-V2X）[1]可以将业务支配在边缘节点，通过减少数据传输路由长度来降落C-V2X的端到端通信时延；还可以作为本地做事托管环境，供应强大的打算、存储资源，支持支配具有区域性、高吞吐量确当地车联网做事。
汽车行驶是个连续的过程，常常超过不同的路段（乃至是城市），因此须要打通不同路段下的边缘打算做事商（运营商），为用户带来连续同等的体验。考虑到车联网中车辆的高速移动性、多样化运用的差异性做事质量哀求，如何在车辆高速移动的同时保持做事的连续性并担保做事质量，成为面向C-V2X的MEC跨域协同技能的关键问题。
为办理上述问题，本文将深入剖析面向C-V2X的MEC系统架构和业务特性、基于C-V2X范例运用的业务特点、MEC跨域的做事需求以及做事迁移业务流程的高下文规范，进而从运用层办理面向C-V2X的MEC做事业务连续性问题。
1 面向车联网的MEC跨域协同系统研究
1.1 面向车联网的MEC跨域协同研究现状剖析
在MEC跨域协同通用技能方面，环球移动通信系统协会（Global System for Mobile Communications Association， GSMA）发起运营商平台项目[2]，旨在办理跨运营商MEC资源共享问题，促进信息交互。欧洲电信标准化协会（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）发布的标准ETSI GR MEC 035[3]研究多接入边缘打算同盟方案，以实现跨MEC系统的MEC做事和运用程序互通共享，支持多运营商/多网络/多供应商环境。我国正在开展面向电信行业的MEC互联互通技能研究[4-5]和标准制订事情[6]，办理运营商内部MEC平台互联互通问题。
在此根本上，为推进面向车联网的MEC跨域协同研究，国际方面，ETSI重点关注面向车联网的MEC运用程序移动性切换总体架构和接口规范。ETSI发布的标准ETSI GS MEC 021[7]对MEC运用程序移动性做事进行了标准化接口定义，在不同运营商之间支配/协定公共掌握平面功能，在不同运营商之间重新定位用户设备（User Equipment， UE）和运用程序高下文，但并未从业务层面定义V2X业务在MEC迁移过程中的高下文规范。ETSI发布的标准ETSI GS MEC 003[8]在MEC架构中新增V2X信息做事（V2X Information Service， VIS）（见图1），可以从蜂窝移动通信网络中网络V2X通信干系信息，如授权UE的列表等，并将此信息公开给MEC运用，使MEC运用能够与和V2X通信干系的3GPP网络功能进行安全通信，为不同MEC系统中的MEC运用程序建立安全通道从而实现安全通信。ETSI发布的标准ETSI GR MEC 035将面向多运营商的V2X跨域做事作为MEC同盟的重点研究场景。
图1 ETSI定义的面向车联网的MEC架构
此外，美国和欧洲等国家和地区普遍存在单个运营商无法实现城市内或跨城、跨境的MEC做事全覆盖以及做事异构性的问题。Coll-Perales[9]等研究在多运营阛阓景中利用5G V2N2V实现V2X做事时，MEC同盟对付车辆跨域运行低时延、高可靠做事的可行性。5G汽车协会（5G Automotive Association， 5GAA）重点关注在多移动网络运营商（Mobile Network Operator， MNO）、多MEC和多主机厂（Original Equipment Manufacturer， OEM）环境下的C-V2X的互联互操作性[10]，将多MNO间的C-V2X跨域迁移场景定义为3种紧张类型场景（均适用于做事单个或多个OEM在MNO间的互通）：在场景1中，所有MNO均安装MEC平台和干系运用程序；在场景2中，MNO 1安装了MEC平台和干系运用程序，MNO 2安装了MEC平台但没有运用程序；在场景3中，MNO 1安装了MEC平台和干系运用程序，MNO 2没有安装MEC平台和运用程序（见图2）。
图2 5GAA 跨运营商、跨边缘打算平台、跨主机厂的车联网跨域迁移场景参考架构[10]
海内方面，中国通信标准化协会正在制订面向C-V2X业务的MEC系列标准，已初步完成总体架构、南北向接口等方面的标准化事情[11-13]（见图3），但在东西向接口C-V2X业务迁移方面，尚未对C-V2X在MEC之间的业务连续性保障进行规范定义。与欧美运营商的MEC支配模式和家当现状不同，我国电信运营商的MEC做事一样平常是全覆盖的培植模式，即对付C-V2X业务来说，单个用户常日可在同一地区或不同地区接管由同一家做事商供应的多个MEC做事，极少数情形下须要不同做事商供应多个MEC做事。基于上述背景，环绕范例C-V2X场景的做事/运用高下文迁移与同步问题是本文研究的关键问题。
图3 基于MEC的C-V2X系统架构示意图
1.2 面向车联网的MEC系统架构与业务特性研究
1.2.1 面向车联网的MEC系统架构
面向车联网的MEC是一个多级体系架构，常日可基于灵巧的网络架构设置MEC平台的层级数目，即网络中可支配多级MEC平台，下级MEC平台可作为上级MEC平台的接入端，且当网络中存在多层级MEC平台时，不限定高下级MEC平台之间的网络连接办法（见图4）。终端通过PC5接口接入路侧单元（Road Side Unit， RSU）进而接入的MEC，常日为路侧MEC平台。路侧MEC支配在道路、公路沿线或者场端，可为一定区域内的RSU或路侧智能设备供应做事。终端通过Uu接口接入的MEC，常日为边缘/区域MEC平台。边缘/区域MEC支配在路侧系统之上，根据业务的时延哀求和业务属性，以及运营商的实际网络支配来决定支配位置和支配层级。常日，边缘MEC构筑在边缘机房，通过蜂窝通信模式，供应小区级、实时性微不雅观交通做事。区域MEC支配在边缘MEC之上，可与一个或多个边缘MEC平台联动，供应大区级、弱实时/非实时广域交通做事，以及更全局的用户管理、数据汇聚和业务调度等做事。
图4 面向车联网的MEC系统支配架构示意图
1.2.2 车联网业务特性
根据图4中面向车联网的MEC体系架构多层级模式，结合车联网各种运用的技能需求和做事范围，可以将车联网业务按照边缘型、区域型、中央型进行如下分级[14]。
（1）边缘型：业务支配在路侧或边缘MEC上，可供应对原始数据进行领悟处理的实时运用；
（2）区域型：业务支配在区域MEC上，可供应区域数据汇聚与剖析、跨域业务协同的弱实时运用；
（3）中央型：业务支配在中央平台上，可供应全局统一调度或须要开展根本举动步伐管理、行业业务监管的非实时运用。
2 面向车联网的MEC跨域协同业务研究
面向车联网的MEC跨域流程如图5所示，车辆从MEC 1所在区域移动至MEC 2所在区域过程中，车联网业务迁移涉及到做事供应商、数据接口等关键问题。同一MEC覆盖范围内UE App、MEC做事供应商、C-V2X做事供应商之间可以完成解耦，同时，UE App、MEC做事供应商、C-V2X做事供应商内部也可以是异构的。
图5 MEC迁移的示意图
2.1 C-V2X跨域业务分类
基于MEC与C-V2X领悟的多级体系架构和各级平台可支持的车联网业务特点，本文将C-V2X业务跨域类型分为以下4类。
类型1：不涉及MEC迁移的业务场景。该类业务适用于PC5通信模式，其做事可覆盖1~5个路口区域。运用支配在路侧MEC，通过RSU PC5广播的形式直接反馈车载运用端，该类做事可路侧闭环，无需跨域。
类型2：涉及运营商内MEC迁移的业务场景，即迁移车端用户身份标识的场景。该类业务适用于Uu通信模式，MEC需覆盖本区域范围内的C-V2X做事，车辆从原MEC做事区域移动至下一个MEC做事区域前完成对车端用户身份标识的认证，确保车端用户不才一个MEC做事区域的快速接入。车端用户在接入新MEC区域后，可及时进行数据交互，担保做事的连续性。该类业务的特点是MEC常日可根据本区域范围的车端、路侧智能设备上报的数据进行运用的剖析处理，并可将剖析结果通过RSU广播或直接通过4G/5G蜂窝网发送给区域行家驶的车辆。
类型3：涉及运营商内MEC迁移的业务场景，即迁移车端用户身份标识和车端业务数据的场景。该类业务适用于Uu通信模式，车辆须要根据行驶车道、行驶目的地等进行跨MEC区域的行驶路径方案，并根据车辆自身运动状态信息、驾驶员行驶意图等车端数据，以及非当前MEC做事域的交通管理根本举动步伐信息（旗子暗记机、电子标志标识等）、交通事宜信息等实时调度车辆运行状态。该类运用虽可通过MEC实现，但因其普遍为弱/非实时性场景，对时延哀求较低，可通过与云端协同实现，为非强需求类场景。
类型4：涉及跨运营商MEC迁移的业务场景。该类业务适用于用户在异构MEC做事商之间的业务切换，详细业务类型与类型2和类型3相似，但由于该类业务暂不符合我国的MEC家当环境，为非强需求类场景。
2.2 C-V2X跨域场景剖析
基于上述业务分类，本文对《面向C-V2X的多接入边缘打算做事能力开放和接口技能哀求（第一阶段）》中的范例场景进行了运用处景分类和跨域业务类型划分（见表1）。个中，跨域类型为类型1或类型2的场景可在做事范围内业务闭环，因此仅涉及到跨域类型2的用户身份标识信息跨域流程。对付跨域类型为类型2或类型3的场景，由于其对时延哀求普遍相对较低，因此既可通过同层MEC进行跨域（类型2），也可利用云端实现MEC信息的交互（类型3）。
表1 基于MEC的C-V2X范例业务场景[12]
3 基于MEC的C-V2X业务迁移流程及高下文规范研究
3.1 迁移车端用户身份标识的场景跨域剖析
基于以上结论，本节重点对跨域业务类型2（即涉及运营商内MEC迁移的业务场景）的运用层MEC迁移流程和高下文规范进行统一描述。
MEC对收到的覆盖范围内RSU的道路和车辆运行信息以及车载单元（On Board Unit， OBU）上传的车辆运动状态信息进行剖析，并将剖析结果发送给RSU，由RSU广播给行驶中的车辆，或者MEC做事器直接通过4G/5G蜂窝网发送给区域行家驶的车辆，提示干系车辆作出反应。详细业务流程如图6所示。
图6 迁移车端用户身份标识场景数据传输图
根据类型2的跨域业务需求剖析，此过程在MEC覆盖本区域范围内即可完成做事，不须要将车端用户在当前MEC做事区域内的业务数据迁移至下一个MEC做事区域，相邻MEC之间仅需将车端用户身份标识迁移，担保迁移至下一个MEC做事区域时用户做事的连续性。
3.2 跨域流程
迁移车端用户身份标识场景的跨域流程可分为以下4个。
(1)车辆在MEC A覆盖的区域行驶时，为车辆供应基于MEC的C-V2X做事。
(2)当车辆即将离开MEC A覆盖范围时，MEC A根据车辆的路径预判其即将进入MEC B区域，关照MEC B校验用户信息。
(3)MEC B与MEC A建立连接，MEC A将用户标识信息发送至MEC B，MEC B对用户信息进行校验，并创建运用实例运行空间。
(4)车辆与MEC B建立连接，MEC B连续供应C-V2X干系做事。
3.3 高下文规范
根据3GPP TS 23.286 9.10章节中的定义，为担保V2X跨域做事的业务连续性，源MEC做事器须要向目标MEC做事器发送业务连续性要求，要求信息元素类型如表2所示。
表2 V2X跨域做事信息要求元素
参考表2，迁移车端用户身份标识类C-V2X业务的跨域迁移高下文规范定义如表3所示，个中目标MEC ID对应表2中的GEO ID，车端用户身份标识对应表2中的V2X UE ID，车辆位置对应表2中的V2X UE Location。
表3 C-V2X业务迁移高下文规范
4 结束语
本文基于车联网MEC与C-V2X领悟的多级系统架构，综合考量C-V2X范例场景的时延、支配、做事覆盖范围等成分，对各种C-V2X场景进行分级，剖析各跨域业务类型，并对基于MEC的C-V2X业务跨域需求、交互迁移流程和高下文规范进行研究。研究表明，我国电信运营商的MEC当前紧张做事全覆盖的培植模式，即对付C-V2X业务来说，单个用户常日可在同一地区或跨不同地区接管由同一家做事商供应的多个MEC做事，因此跨运营商MEC做事的家当需求暂不强烈。针对同一运营商环境下C-V2X运用处景是否须要跨域，本文深入剖析运用的业务特色，将剖断类型分为3种：一是支配在路侧MEC的运用处景，具有时延哀求高、可路侧区域做事闭环的特性，因此无跨域需求；二是支配在边缘MEC的运用处景，常日通过Uu蜂窝网形式供应车辆安全、效率、信息做事类，虽然其MEC覆盖区域范围内做事可闭环，但时延哀求高，因此为避免车端用户切换时进行重新认证，需根据用户路径方案结果提前预测下一个做事的MEC，并将车端用户身份信息进行迁移；三是支配在区域MEC的运用处景，由于对时延不敏感，可通过云端合营实现区域MEC间切换，因此当前家当暂无强烈的跨域需求。
综上所述，当前面向车联网的MEC跨域协同涉及的场景紧张集中在为担保用户快速移动过程中的业务连续性和实时性，须要提前完成用户认证信息在跨MEC间的迁移。随着车联网和边缘打算家当技能的发展，以及用户对C-V2X运用做事质量需求的提升，未来会催生出更多新的、具有跨域研究代价的高质量需求运用处景。
作者简介
雷凯茹
中国信息通信研究院技能与标准研究所车联网与聪慧交通研究部、车联网技能创新与测试评价工业和信息化部重点实验室工程师，紧张从事车联网、边缘打算等领域的技能研究、标准研制、家当咨询事情。
余冰雁
中国信息通信研究院技能与标准研究所车联网与聪慧交通研究部副主任，车联网技能创新与测试评价工业和信息化部重点实验室学术带头人，高等工程师，紧张从事车联网、智能网联汽车、聪慧交通领域的干系政策、家当、标准和前沿技能研究事情。
论文引用格式：
雷凯茹, 余冰雁. 面向车联网的MEC跨域协同技能研究[J]. 信息通信技能与政策, 2024, 50(3): 18-26.
本文刊于《信息通信技能与政策》2024年 第3期
主理：中国信息通信研究院
《信息通信技能与政策》是工业和信息化部主管、中国信息通信研究院主理的专业学术期刊。本刊定位于“ 信息通信技能前沿的风向标，信息社会政策探究的思想库 ”，聚焦信息通信领域技能趋势、公共政策、 国家/家当/企业计策，发布前沿研究成果、焦点问题剖析、热点政策解读等，推动5G、工业互联网、数字经济、人工智能、大数据、云打算等技能家当的创新与发展，勾引国家技能计策选择与家当政策制订，搭建产、学、研、用的高端学术互换平台。
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