1.4.4通信性能实车测试|车联网系统实测结果

（1）实验平台设计

无线通信距离、延迟、丢包率是车辆无线通信质量最重要的三项指标，与传统无线通信系统相比，车辆无线通信系统由于传输特性变化快引发的时变快衰落、多普勒频移等现象严重影响无线通信质量。车辆行驶在城市道路时，由于人群、树木、建筑物等信号干扰源较为密集，多径衰落是影响通信质量的最主要因素；当其处在郊区、高速公路等空旷区域时，高速运动引起的信道时变性和多普勒频移将是主要因素。除外界环境影响外，通信距离还与无线信号发送端的发射功率、接收端的灵敏度、频段、天线增益等因素有关；通信延迟与组网方式、传输协议等因素有关；丢包率与网络拓扑的动态变化、网络容量等因素有关。由此可知，在外界环境不变的情况下，无线通信距离主要取决于硬件设备性能，延迟主要取决于组网技术和通信协议栈性能，丢包率主要取决于协议栈中MAC层管理机制。

（2）测试方案

测试条件：2台DSRC车载通信终端（OBU，On-board Unit），1台DSRC路侧通信终端（RSU，Road-side Unit），3台计算单元，2台试验车，所有终端均通过网线与计算机单元相连，其中OBU终端与计算机单元组成的设备布设在试验车中，RSU终端与计算机单元组成的设备布设在路侧，计算单元运行测试程序，将测试消息发送到终端，再由终端将其广播；OBU终端的天线需放置在试验车车顶，RSU终端的天线需放置在较高位置，三天线之间始终保持无遮挡状态；测试场景如图1-35所示。选择北京航空航天大学校园内的科技园路作为试验路段，如图1-36所示，路段全长300m左右，道路两侧存在树木和建筑物等DSRC信号干扰源。

图1-35 终端测试验证场景

图1-36 车载通信单元测试实验环境

确定试验环境后，首先测定车载通信单元在该环境下的最远通信距离，其后进行以下三部分内容的试验测试。

1）单跳通信距离。如图1-37所示，Node A包含OBU，静止，NodeB包含OBU，从A旁以V（0～120km/h）行驶，保证通信链路始终保持连接，数据包持续收发，当NodeB行驶至不能收到数据包时刻，Node A与Node B间距距离即最远通信距离。

实测最远通信距离结果约为256m，因此限定Node A与Node B的最远相对距离为200m，进行后续试验。

2）通信延迟。如图1-38所示，Node A、Node B均包含OBU，在中心直线距离200m处，以V（0～120km/h）对向行驶，每个Node行驶200m至终点。在-90～90m范围内，其中起点与终点间中点视为0点，测试程序输出车车通信延迟。

图1-37 单跳通信距离测试方案

图1-38 车车通信延迟测试方案

如图1-39所示，Node A包含RSU，静止；Node B包含OBU，以V（0～120km/h）行驶。在-150～150m范围内，其中Node B起点与终点间中点视为0点，测试程序输出车路通信延迟。(https://www.xing528.com)

（3）试验及结果分析

试验结果如图1-40显示车路通信单元之间的距离对组网延迟几乎没有影响，本书提出的Non-IP协议组网延迟约为46ms，而基于IP方式组网延迟约为92ms，比Non-IP方式组网延迟高出约一倍。

图1-39 车路通信延迟测试方案

图1-40 距离与组网延迟关系

试验结果如图1-41所示，车路通信单元之间的距离对通信延迟几乎没有影响，本书提出的Non-IP协议通信延迟约为49ms，而基于IP方式的互联网控制报文协议（Internet Control Message Protocol，ICMP）通信延迟约为144ms，比Non-IP方式通信延迟高出约两倍。

图1-41 距离与通信延迟关系

试验结果如图1-42显示车路通信单元之间的距离、车辆的行驶速度对传输延迟几乎没有影响，本书提出的Non-IP协议传输延迟约为0.2ms。

同时，试验中采用不同的数据包的大小来测试系统传输时延分布，可以看出在数据报大小为100～1000B时，端对端时延基本呈现线性相关的趋势（图1-43），传输试验约为2ms。

图1-42 距离与传输延迟关系

图1-43 不同数据包大小下的端对端时延