兰州交通大学研发新型C-V2X资源调度方案 增强通信效率

问题——随着智能网联汽车加速落地,车路协同、自动驾驶等应用对通信网络的可靠性和时延提出更高要求。作为车联网通信的重要技术路线之一,C‑V2X在无网络覆盖或直连场景下采用的Mode 4资源分配机制,正面临多业务、多数据流同时运行的挑战:不同类型信息并行传输时,资源调度容易出现“忙的更忙、闲的更闲”的结构性失衡,导致冲突增多、时延上升、信道利用率不高,进而影响安全类与效率类业务体验。 原因——研究指出,现有半静态调度机制在多数据流并行条件下主要受两类因素影响:一是数据包生成频率差异明显,周期性上报与事件触发类消息的发送节奏天然不一致;二是业务服务需求不同,安全告警更看重低时延,而状态广播更强调持续性与覆盖面。在统一的资源重选策略下,参数配置难以同时兼顾多类业务,容易出现资源重选不及时或过于频繁等问题,最终造成多个子信道之间的占用与重选不均衡。 影响——在车联网高密度场景下,上述问题会被放大并产生连锁反应:冲突概率上升会直接推高平均传输时延,关键消息到达的不确定性增加;信道利用率下降意味着单位频谱承载有效信息的能力不足,系统吞吐受到挤压。对于城市快速路、隧道、枢纽互通等复杂交通环境,这类性能波动可能削弱车路协同的稳定性,也会增加上层应用在融合感知、决策控制中的冗余开销,影响整体交通效率与安全冗余设计。 对策——针对多数据流并行竞争同一资源的瓶颈,兰州交通大学团队提出基于多数据流并行的S‑SPS资源调度协议思路:以数据流生成频率与服务需求为依据,对资源重选计数器(RC)窗口参数进行差异化配置,使不同优先级数据流在资源重选节奏上“各取所需”,从而改善资源占用结构、减少无效竞争。为验证并量化协议性能,研究建立离散时间马尔可夫链模型刻画通信过程,在理论层面推导稳态概率,并据此评估平均时延、冲突概率、平均信道利用率等指标。同时,研究引入多目标优化框架,对RC参数进行权衡设计,在“降低时延”与“提高利用率”之间寻找更稳健的折中,避免单一指标最优带来另一指标明显退化。 研究给出的优化结果显示,在设定的多类数据流条件下,通过对不同数据流采用差异化RC窗口配置,可获得更均衡的系统表现。仿真对比表明,相较既有方案,所提协议在单流与多流场景中均能改善关键指标:平均时延最低减少12毫秒,平均碰撞概率降低9.52%,平均信道利用率提升16.75%,吞吐量提高0.67兆比特每秒,体现出在复杂业务并行条件下的适配性与可用性。 前景——业内普遍认为,车联网通信正从“单一信息流连通”走向“多业务并行的确定性服务”。在此趋势下,面向Mode 4等分布式资源选择机制的优化,关键在于将业务差异、负载波动与频谱稀缺纳入统一框架,形成可解释、可落地的参数配置与调度策略。该研究通过“协议优化—理论建模—多目标权衡—仿真验证”的链条式论证,为多数据流场景下的资源调度提供了可复用的方法路径。下一步,有关思路有望在更复杂交通流、不同车速与密度、以及与感知融合业务耦合等条件下继续验证,并与工程实现中的参数自适应、跨层协同等方向结合,支撑更大规模的智能交通应用部署。

在智能交通加速发展的背景下,车联网通信能力的提升直接关系到协同感知、决策控制等关键环节的稳定运行。兰州交通大学这项研究聚焦Mode 4多数据流并行带来的资源失衡问题,提出可量化、可优化的调度思路,并给出理论与仿真支撑。随着标准演进与产业落地推进,面向多业务确定性服务的资源调度优化,有望为更安全、更高效的出行与交通组织提供基础能力。