隹Isl^iSls V12021年第03期(总第219期)
一种V2X应用数据交互服务的设计方案
陈永康
(斑马网络技术有限公司，上海201107)
摘要：互联网和汽车交通行业的深度整合，加之5G技术的布局,V2X技术应用已迫在眉睫。国家以推出V2X的标准草案。为了适应国标规范，特设计CaseFaciHtiesLayer(案例设施层)这一层，服务于V2X应用，为V2X应用服务所需的各种场景提供一套统接口，底层与协议栈直接进行交互，并且在CaseFacilitiesLayer中还包括ASN编码解码部分以及按消息分类的8种消息池，解决了高数据流场景数据的丢失的问题。CaseFacilitiesLayer将作为V2X系统的基础库被各应用使用。
关键词:V2X应用数据交换；DSMP;DME；ASN编码
中图分类号：U495文献标识码:B文章编号:2096-9759(2021)03-0105-04
1概述
车联网技术(V2X)己在多个领域成功验证其优越性，但直到近期才开始快速发展。2017年中国提出的C-V2X标准立项申请获得通过，确定C-V2X成为ISO ITS系统的候选技术，完成T/CSAE53-2017标准发布。在CSAE标准中，定义了17个场景。如何准确、高效将17个场景中的驾驶员(环境)信息，传递给相关的服务，以便做出准确的预警，是个很重要的问题。在V2X的交互框架设计了CaseFacilitiesLayer(案例设施层)，将场景的消息按照用途划分8个类别，并分类建立环形消息队列，提供对应的接口，方便各个场景及时准确的得到所需消息。同时考虑到数据的消费者也可能又作为数据提供者，还设计获取本机数据一套主机信息接口，从而保证了方案通用性。
2数据交换服务设计逻辑
CaseFacilitiesLayer主要的逻辑流程有两种。第一种是主机本身作为服务提供者，可以向外广播专用短程通信业务广播(DSA)或专用短距离通信协议(DSMP)消息，可以通过应用层调用CaseFacilitiesLayer的接口对消息进行ASN编码，然后调用协议栈的专用短程通信管理实体(DME)或者DSMP的接口将消息传送出去。
第二种是应用层本机也作为服务的接收者，可以对感兴趣的服务进行甄别处理，主要流程是应用层可以调用CaseFac­ilitiesLayer的接口通过应用标识符(AID)对感兴趣的类型的消息进行订阅，然后CaseFacilitiesLayer的接口再调用DME 的接口来记录这些信息于一个信息管理库的表格(MIB表)里面，
如果本机收到底层上报的消息，并且这些消息是应用订阅的感兴趣的，则将消息主动上报给CaseFacilitiesLayer层，在CaseFacilitiesLayer层先对数据进行ASN解码后放入对应的消息池中，由一个线程实时监测消息池的数据，并上报给己订阅本消息的应用。应用也可以调用相关的API来主动获取需要的消息。
3数据交换服务实现方案
CaseFacilitiesLayer是按照V2X国标T/CSAE53-2017的规范并结合实际应用需要自主设计的一层服务交换的逻辑框架，它介于协议栈和场景应用之间，是衔接协议栈和应用层的桥梁，对上提供了一套统一的接口。为了方便应用层按需准确、高效获取所需消息，因而在CaseFacilitiesLayer中创建一套消息池，按专用短程通信技术(DSRC)消息的类型进行分类。数据交换服务整体框架(见图1)：
V2X应用层（V2X APP）
图1数据交换服务整体框架
数据交换服务框架分为3层，顶层为应用层部分，中间层为CaseFacilitiesLayer部分，底层为V2X协议栈部分。其中V2X协议栈又分为3个子模块，DSMP提供发送和接收DSMP 消息;DME提供对DSA消息相关参数的配置管理，包括订阅上层感兴趣的消息，对上层的DSA消息的请求进行处理；主机数据模块(HDM)—般用于在V2X作为数据提供者的模块，在HDM中设计了获取本机信息的一系列接口。
3.1CaseFacilitiesLayer模块结构
CaseFacilitiesLayer模块按照功能分类可分4个部分，分别为：接收消息部分、发送消息部分、获取本机信息部分和ASN 编码解码部分。接收消息部分提供了应用层按类获取消息的API和8个主要消息的消息池；发送消息部分主要包括发送消息的API和相关的参数配置API，如发送DSMP消息、发送DSA消息及订阅感兴趣的DSA消息等；获取本机信息部分主要包括了获取本机信息的一些接口，如获取速度、位置信息、交通信号灯等状态信息。
收稿日期:2021-02-05
作者简介：陈永康(1987-)，男，陕西安康人，工程师，学士学位，斑马网络技术有限公司o
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图2消息池类图
3.2消慝的接收部分
在接收消息部分，对底层上报的消息，按消息的类型进行请，节点内存在释放的时候，先将引用计数器减去1，在判断引用是否等于0，如果等于0才释放内存。
分类处理。对每一类的消息创建一个消息池，消息池的大小可配，目前默认全部为8.并且对于每一类的消息提供专用的接口供应用层调用。这些消息和接口的类别包括：路侧安全消息(BMS)、地图数据消息(MAP)、信号相位和时段消息(SPAT)、路侧安全消息(RSM)消息、路侧警示信息(RSD、组事件车辆信息(EVM)、行人安全信息(PSM)消息和信号机状态信息(SSM)消息。
消息队列的实现方式采用了模板类的实例化方式来实现，这样方便可扩展性，需要注意的是，由于每种消息的结构体层次比较深，并且某些元素的长度是动态的，所以每类消息的对象都是在使用的时候临时动态申请的，这就导致对象使用完成需要动态释放的问题。消息队列涉及不到消息的内存申请，但是消息队列的ClearQueue接口则会涉及内存释放，因此，在
消息队列设计的时候，提供了一个函数指针，在消息队列创建的时候需要将释放的接口的指针传入，这样，如果用户调用ClearQueue接口时，也会调用传入释放的接口，消息队列则不会涉及内存释放和释放
的实现，使得用户按需增删字段，只需要保证通信双方的格式保持一致即可，操作上更加灵活。图2显示了接收消息的消息池的类图。
应用层按需调用指定类型的API去对应的消息池获取消息，如果消息池有消息，则取出一个节点的消息去处理，需要注意的是消息处理完成需要应用层自己去释放；如果消息池为空，则直接返回拒绝，流程如图3所示。需要指出的是消息不管是应用获取的或是主动上报给应用的，应用层收到数据之后，内存就会释放，也就是同一个数据包只会被同一个应用接收一次。如果有多个场景应用同时对一类消息感兴趣，例如，交叉路口碰撞预警(ICW)和变道预警(LCW)这两个场景应用需要同时关注BMS消息，为了应对这个情况，对消息池设计了引用计数器，在消息池的每个节点内存被申请的时候将引用计数器加1，如果引用计数器已经大于等于1就不再申
图3获取消息流程图图4接收上层数据流程图
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接收消息的机制是在DSMP模块接收到消息，并判断此消息是应用层注册过的感兴趣的，则DSMP模块主动上报给CaseFacilitiesLayer，然后先经过ASN解码，则根据消息的类型，放入对应的消息池，在从消息池的队列头取出广播给应用O 如果消息池的消息已经达到最大限度，不管应用层有没有处理，目前的策略是直接覆盖掉消息池中最早收到的消息，在V2X几乎所有的场景中，都需要保证数据的实时性。流程图如图4所示。
3.3消息的发送部分
在发送消息部分主要包含3个类型的API，分别是DSMP 消息APLDSA消息API和DME消息APL DSMP消息API 主要包含本设备和其他V2X设备交互数据，比如，本车辆收到后面车辆的位置信息小于安全车距，本车需要向后车发送”请保持安全车距”的预警信息，则就需要通过DSA消息API发
送出去，DSA消息API主要是用于应用广播本设备的信息和状态，例如，路边信号灯设备，会实时的向外广播当前路口个方向的灯的状态信息，就需要使用DSA消息API不停的向外广播,DME消息API主要用于应用配置本机属性和订阅感兴趣的消息。应用调用这些API发送的数据，都需要经过ASN 完成编码，最后再调用到协议栈的DSMP或DME的接口完成数据的发送和属性的配置，这种按用途分类设计的API能够保证结构清晰明了，方便各场景应用按需调用，同时通过配置DME来订阅感兴趣的消息，能够避免
大量冗余消息阻塞系统，造成信息的延时。具体流程如图5：
APP发送DSMP消息APP发送DSA消息APP请求订阅
调用DSMP的API调用DSA的API调用DME的API
ASN编码
丄
DSMP DSMP DME
图5发送数据流程图
3.4获取本机信息部分
考虑到在V2X应用场景中，设备角会有三种：数据的消费者、数据的提供者和数据中转透传，比如车载单元(OBU)，既是数据的消费者也是数据的提供者。因此，方案中还设计了获取本机数据的通道。
获取本机信息部分又分为了上下两层，下层提供了读取本机具体信息的一系列单一功能的接口，这些接口去调用协议栈的HDM模块完成本机数据的读取，如获取速度、位置信息、车辆尺寸和刹车状态等状态
信息，同时针对整型、浮点型和字符串类分别提供了一个通用的接口，用户可以通过枚举标识来自定义准备对不同类别设备的一些特有的信息；在上层中给出了供应用层调用的有两个接口分别是AppGetHo-stlnfo(获取主机设备信息)和AppGetHostStatus(获取主机的状态信息)，并且在上层中还包含的功能就是整合下层读取到的有关本机的数据，为了适应在不同类别的设备上，本机信息的内容的可裁剪性和扩展性，在整合数据时釆用json的格式编码信息。具体流程如图6：
图6获取本机信息流程图
4系统测试验证
为了对本设计进行验证，使用一台RSU和两台OBU进行测试验证,3台设备均使用本方案的框架，协议栈使用Cohda 的V2X协议栈，其中,RSU作为交通信号控制器，开发一个他_逊的应用程序，模拟信号机场景应用，调用CaseFacilitiesLayer的接口，分别以5Hz、10Hz、20Hz、50Hz和100Hz频率发送信号相位和时段消息(SPAT)的广播，在发送的时候将消息序号和当前时间戳打印出来；两台OBU设备表示两辆车辆，分别编号为OBU_A和OBU_B，都会接收RSU广播的SPAT消息，开发一个obu_app的应用程序，运行在OBU_A和OBU_B, obu_app应用的功能是调用CaseFacilitiesLayer的接口接收RSU的广播并解析，并将解析结果的消息序号和当前的时间戳，设施的连接结构如下：
图7实测设备连接图
在RSU、OBU_A和OBU_B其中之后，先将三个设备分别和同一台PC进行校时，保证3台设备的时间是同步的，之后，先分别运行OBU_A和OBU_B设备的obu_app应用，再运行的RSU设备的rsu_app应用，并做好3台设备的log收集工作。最后收集统计RSU设备广播每条消息到OBU_A和OBU_B的时间戳和消息的丢失情况，如表1。
表1验证结果的统计
消息数
ft
RSU发
送消息
频率
OBU A接收消息
平扬时间间隔
(ms)
OBU_B接收消息
平均时间间隔
(ms)
OBU A消
息族率
(%)
OBU A消
息丢失率
(%) 100005HZ14.314.700
1000010Hz14.214.900
1000020HZ14.514.700
1000050HZ13.613.700
10000I00HZ13213.324.1724.76通过上表的数据分析，可以看出，在频率为5Hz、10Hz>20Hz 和50Hz，两个消息没有任何丢失，这表明整个链路是没有问题的，在100Hz时消息丢失率达到24%左右，根据V2X的国标规定，消息的最高频率是10Hz，所以总体方案是满足要求的。
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隹Isl^iSls V12021年第03期(总第219期)
移动上网日志留存数据准确率提升研究
温新英
(中国电信股份有限公司福建分公司，福建福州350000)
摘要：随着移动互联网技术的快速发展，移动互联网规模不断扩大、业务应用日趋复杂，为进一步规范基础电信运营企业在用户移动上网0志留存方面的工作，保障公共信息安全，各省通信管理局每季度将利用工业和信息化部指定下发的拨测工具对各运营商移动上网日志留存系统的功能进行抽查测试，考核
成绩计入全年网络信息安全考核。拨测的移动上网留存的日志记录内容应包括移动用户号码、用户公网IP地址、目的IP地址、目的端口、用户访问URL及访问时间等六元组数据，移动上网日志留存数据准确率为成功匹配条数与总拨测条数比值。
关键词：移动上网日志；数据准确率；信息安全
中图分类号:TP393.07文献标识码:B文章编号:2096-9759(2021)03-0108-03
随着移动互联网业务发展，移动上网日志留存数据访问
量持续增长，根据工业和信息化部办公厅关于印发《省级基础电信企业网络与信息安全工作考核要点与评分标准》的通知，对于移动上网记录朔源的考核要求，移动上网日志留存数据准确率应大于等于99%。这意味着，我国对移动用户的信息安全越来越重视，而相对应地，相关通信运营商也必须通过釆取科学合理的监控门手段，来更好地解决移动上网日志存留数据缺失这一问题，以进一步保障用户的信息安全，从而提高我国的信息化水平。
1移动上网日志留存数据准确率现状及存在问题1.1现状情况分析
1月至3月，福建省移动上网日志留存数据准确率为93%，无法满足99%的考核指标要求，分析发现存在系统处理能力不足、数据釆集不完整等导致数据不准确的情况。为提升移动上网日志留存系统准确率，
保障用户信息安全，提升移动上日志留存数据准确率成为当前亟需解决的首要问题。
1.2存在问题分析
常赠采集不全號卜
部分勰魅成-采集瞬版本BUG狀&?版枷|
扩容设备翘麻巢-r容操作实施梯范
HTTP网络响应超时-网络设备异需丢包-网络设备配
1不准确
采集机黠1E-采集般能不足采集机赠不第
果集机诙税用I*
数麒還速度慢艇駢麹m不帧1険失
揀绷龍钢梅
H MACUtRR[
轄勵烦卜
卜
图1HTTP协议类型数据缺失原因分析示意图
为了弄清究竟哪些问题对移动上网日志留存数据缺失影响较大，对未能成功匹配的URL记录进行分层分析。根据上网方式不同发现“通过4G上网方式”缺失记录占比达到95.44%，是主要问题；针对“通过4G上网方式缺失记录”根据不同协议类型进行了进一步分层，发现HTTP协议类型数据缺失占比高达98.05%，是影响移动上网日志留存数据准确率的主要问题。源数据釆集、数据传送、数据入库是HTTP协议
收稿日期:2021-02-05
作者简介：温新英(1982-)，女，福建福州人，工程师，本科，从事通信维护工作。
5结语
5G时代已来临，大带宽、低延时，必将为V2X注入更强的活力，各种新的应用场景和需求将会如雨后春
笋应运而生，同时面对千差万别的V2X设备，对于V2X的软件框架时效性和兼容性提出了较大的挑战。本文的设计针对应用层进而协议栈之间设计的V2X应用数据交换服务层，不仅能使得应用层按需准确、高效获取所需消息，同时满足了V2X设备的扮演数据提供者、数据消费者和数据转发透传服务等多角需求。用户只需要关注应用的设计，针对不同的V2X设备开发不同的应用场景，不用关注底层通道的逻辑。在接收消息的时候才有消息池的机制并添加引用计数的策略不仅应对多场景应用情况，还能保证一个缓冲供多个应用访问，减少了数据的拷贝的次数，提供了系统的效率，在获取本机数据的设置中，提供的整型、浮点型和字符串的通用接口，及釆用json格式整合数据，可以满足不同的V2X的差异化、定制化开发功能开发，而不需要更改任何底层的代码。参考文献：
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