C-V2X с поддръжка за 5G NR мрежи: нова парадигма за обмен на данни между превозни средства

5G технологиите ще направят възможно по-ефективното събиране на телеметрични данни и ще отворят напълно нови функции за превозни средства, които могат да подобрят пътната безопасност и да развият областта на безпилотните превозни средства. Системите V2X (система за обмен на данни между превозни средства, елементи на пътната инфраструктура и други участници в движението) имат потенциал, че 5G NR комуникациите ще бъдат използвани за отключване. Това значително ще повиши нивото на безопасност за водачи, пътници и пешеходци, ще намали разхода на гориво и времето за пътуване.

През март тази година организацията 3GPP, която стандартизира 5G мрежите, одобри въвеждането на първите C-V5X спецификации с поддръжка за 16G NR в следващата версия на глобалния 2G NR стандарт (Редакция 5). Вярваме, че тази версия ще бъде приета през първата половина на 2020 г. Комбинацията от тази технология и поддръжка за eMBB (ултра мобилна широколентова връзка), спецификациите, одобрени в 3GPP Release 15, ще бъде първата стъпка към използването на 5G NR за създаване на интелигентни автомобили, базирани на Qualcomm Snapdragon Automotive Platform.

Ние не чакаме глобалното разгръщане на 5G мрежи, за да позволим директна комуникация от превозно средство до превозно средство с помощта на клетъчни технологии. Още в 3GPP Release 14 бяха описани V2X технологии, които позволяват на автомобилите да обменят основна информация с други участници в движението и, например, светофари, на определени интервали. Техните възможности са демонстрирани в много тестове с помощта на нашия чип C-V2X, Qualcomm 9150. Директната комуникация с помощта на технологиите C-V2X позволява на машината да „вижда“ обкръжението си дори в ситуации, когато други обекти не са в пряка видимост, като например слепите кръстовища или при лоши метеорологични условия. По този начин новите технологии допълват и разширяват възможностите, предоставени от други пасивни сензори като радар, LIDAR и камерни системи, които имат ограничения на обхвата и видимостта.

3GPP Release 16 и 2G NR-активираната C-V5X стандартизация ще издигнат тези възможности на изцяло ново ниво и ще позволят на превозните средства да получават и изпращат много повече информация, като например по-подробни данни от сензори и информация за „намеренията“ на участниците в движението, пътната инфраструктура и за движението на пешеходците. Освен това обменът на данни за „намерения“ ще помогне за по-ефективното планиране на маршрута на превозното средство, което е важно за развитието на безпилотни превозни средства в бъдеще. C-V2X ще се развие от технология, която служи предимно като средство за подобряване на основната пътна безопасност в издание 14, до инструмент за директно взаимодействие между потребители на пътя, който ще помогне за подобряване на пътната безопасност и осведомеността за трафика, както и намаляване на горивото и времеви разходи.път.

Възползвайки се напълно от C-V2X и 5G NR

2G NR базираните C-V5X решения използват иновативните възможности, които се появиха с 4G и 5G мрежите. Първата версия на 5G мрежите, която ще започне да се прилага тази пролет и беше стандартизирана в 3GPP Release 15, въведе мащабируемо разстояние на честотната мрежа, което се използва и за C-V2X. Един пример за неговото приложение е възможността за промяна на плътността на референтния сигнал в зависимост от скоростта на превозното средство. Според нашите оценки, спектралната ефективност при високи скорости в този случай ще се увеличи 3,5 пъти, което е изключително важно за нови сценарии за използване на C-V2X, например за обмен между автомобили и елементи на пътната инфраструктура с големи обеми данни от сензори.

Реализациите на C-V2X с активиран 5G NR предлагат няколко основни подобрения на ниво радио, които са уникални за 5G NR. В издание 16 за първи път към 5G стандарта ще бъде добавена „странична“ връзка – директен канал за обмен на данни за V2X системи. Тази технология ще служи като основа за разработването на бъдещи решения, използващи 5G NR в смартфони и други области като обществената безопасност. Основата за създаването му беше разработката на Qualcomm Technologies за LTE Direct, което всъщност доведе до появата на технологиите C-V3X в 14GPP Release 2. Освен това технологиите, описани в издание 14, ще позволят на превозни средства с поддръжка за по-старата версия на C-V2X да комуникират на пътя дори с най-новите модели, които използват и двете версии на C-V2X (от издание 14 и издание 16 с поддръжка на 5G NR ).

Нова парадигма за обмен на данни от превозно средство към превозно средство

В съвременната парадигма за обмен на данни с помощта на мобилни мрежи устройствата променят параметрите на предаване на сигнала, като неговата модулация и кодиране, в зависимост от качеството на сигнала на базовите станции. С C-V2X предизвикателството се усложнява от факта, че говорим за постоянно движещи се превозни средства, а не за стационарни базови станции. В този случай само качеството на сигнала не е достатъчно, за да се разбере кои превозни средства са подходящи за комуникация във всеки отделен случай. Представете си, че има кола на кръстовище зад ъгъла. Нивото на сигнала му е слабо, но самата кола е доста близо, тоест е част от средата, която е важна за нашия автомобил. Следователно и двете превозни средства в този случай трябва да могат да получават пълна информация от сензорите, независимо дали са в пряка видимост едно на друго.

А това от своя страна означава, че е необходима нова парадигма, която да отчита не само нивото на сигнала, но и разстоянието между обектите. Поради това самият подход към разработването на 5G мрежи се различава от начина, по който са изградени мрежите от предишни поколения. По-специално, на „долните“ слоеве на 5G NR (физически и MAC слоеве) има нужда от оценка на разстоянието. Например превозните средства ще изпращат потвърждения, като заявки за автоматично препредаване като ACK/NAK, само ако са на определено разстояние от предавателя и само ако предадената информация е полезна за това превозно средство. Този подход също ще помогне за справяне с проблема на „скрит възел“ под формата на колата, описана по-горе, със слабо ниво на сигнала, която се намира зад ъгъла. Като цяло, благодарение на него се повишава надеждността на предаването на информация за всички превозни средства и се осигурява по-голяма пропускателна способност на системата, тъй като мрежовите ресурси вече не се изразходват за предаване на „безполезни“ за някои участници в движението.

C-V2X, базиран на 5G NR, не е само технология за предаване на данни

Решението за включване на 2G NR-съвместими C-V5X спецификации в 3GPP Release 16 ще бъде важна стъпка в стандартизирането на усъвършенствани комуникационни технологии за данни, които отговарят на изискванията на автомобилната индустрия за нови превозни средства, включително автономни превозни средства. В допълнение към комуникационните методи, ние също провеждаме изследвания и стандартизираме протоколи от по-високо ниво и методи за съобщения в регионални стандарти като SAE, ETSI ITS и C-ITS. Тези стандартизирани съобщения ще позволят на автомобили от различни производители да се възползват напълно от новите технологии C-V2X. Подобно на C-V2X, описан в 3GPP Release 14, 2G NR-съвместимите C-V5X решения ще използват основно честотната лента от 5,9 GHz, която е запазена за моторни превозни средства в много части на света, като САЩ, Европа и Китай. Новата версия на C-V2X обаче ще използва други канали в този диапазон.

Източник: www.habr.com