5G-technologieën zullen het mogelijk maken om telemetriegegevens efficiënter te verzamelen en volledig nieuwe functies voor voertuigen te openen die de verkeersveiligheid kunnen verbeteren en het veld van onbemande voertuigen kunnen ontwikkelen. V2X-systemen (een systeem voor het uitwisselen van gegevens tussen voertuigen, weginfrastructuurelementen en andere weggebruikers) hebben de potentie om 5G NR-communicatie te ontsluiten. Dit zal het veiligheidsniveau voor bestuurders, passagiers en voetgangers aanzienlijk verhogen en het brandstofverbruik en de reistijd verminderen.
In maart van dit jaar keurde de 3GPP-organisatie, die 5G-netwerken standaardiseert, de introductie goed van de eerste C-V5X-specificaties met ondersteuning voor 16G NR in de volgende versie van de wereldwijde 2G NR-standaard (Release 5). Wij verwachten dat deze versie in de eerste helft van 2020 zal worden aangenomen. De combinatie van deze technologie en eMBB-specificaties (ultramobiel breedband), goedgekeurd in 3GPP Release 15, zal de eerste stap zijn in de richting van het gebruik van 5G NR om slimme auto's te creëren op basis van het Qualcomm Snapdragon Automotive Platform.
We wachten niet op de wereldwijde uitrol van 5G-netwerken om directe communicatie tussen voertuigen mogelijk te maken met behulp van cellulaire technologieën. In 3GPP Release 14 werden V2X-technologieën beschreven waarmee auto's op bepaalde tijdstippen basisinformatie kunnen uitwisselen met andere weggebruikers en bijvoorbeeld verkeerslichten. Hun capaciteiten zijn gedemonstreerd in veel tests met behulp van onze C-V2X-chip, Qualcomm 9150. Directe communicatie met behulp van C-V2X-technologieën zorgt ervoor dat de machine zijn omgeving kan ‘zien’, zelfs in situaties waarin andere objecten zich niet in het gezichtsveld bevinden, zoals in op blinde kruispunten of bij slechte weersomstandigheden. Daarbij vullen nieuwe technologieën de mogelijkheden aan van andere passieve sensoren zoals radar-, LIDAR- en camerasystemen, die beperkingen op het gebied van bereik en zicht hebben, en breiden ze deze uit.
3GPP Release 16 en de 2G NR-compatibele C-V5X-standaardisatie zullen deze mogelijkheden naar een geheel nieuw niveau tillen en voertuigen in staat stellen veel meer informatie te ontvangen en te verzenden, zoals gedetailleerdere sensorgegevens en informatie over de ‘intenties’ van weggebruikers, wegeninfrastructuur en over voetgangersbewegingen. Bovendien zal de uitwisseling van gegevens over ‘intenties’ helpen de route van het voertuig effectiever te plannen, wat belangrijk is voor de ontwikkeling van onbemande voertuigen in de toekomst. De C-V2X zal evolueren van een technologie die in Release 14 primair diende als middel om de fundamentele verkeersveiligheid te verbeteren, naar een hulpmiddel voor directe interactie tussen gebruiker en weggebruiker dat de verkeersveiligheid en het verkeersbewustzijn zal helpen verbeteren en tegelijkertijd het brandstofverbruik en de brandstofkosten zal verlagen. tijd kost weg.
Volledig profiteren van C-V2X en 5G NR
Op 2G NR gebaseerde C-V5X-oplossingen maken gebruik van de innovatieve mogelijkheden die zijn ontstaan met 4G- en 5G-netwerken. De eerste versie van 5G-netwerken, die dit voorjaar zal worden geïmplementeerd en is gestandaardiseerd in 3GPP Release 15, introduceerde een schaalbare frequentierasterstap, die ook wordt gebruikt voor C-V2X. Een voorbeeld van de toepassing ervan is de mogelijkheid om de dichtheid van het referentiesignaal te veranderen, afhankelijk van de snelheid van het voertuig. Volgens onze schattingen zal de spectrale efficiëntie bij hoge snelheden in dit geval 3,5 keer toenemen, wat uiterst belangrijk is voor nieuwe scenario's voor het gebruik van C-V2X, bijvoorbeeld voor de uitwisseling tussen auto's en weginfrastructuurelementen met grote hoeveelheden gegevens van sensoren.
C-V2X-implementaties met 5G NR bieden verschillende belangrijke verbeteringen op radioniveau die uniek zijn voor 5G NR. In Release 16 wordt voor het eerst een “zijlink” toegevoegd aan de 5G-standaard: een direct gegevensuitwisselingskanaal voor V2X-systemen. Deze technologie zal dienen als basis voor de ontwikkeling van toekomstige oplossingen die 5G NR gebruiken in smartphones en andere gebieden zoals de openbare veiligheid. De basis voor de oprichting ervan was de ontwikkeling van Qualcomm Technologies voor LTE Direct, wat in feite leidde tot het verschijnen van C-V3X-technologieën in 14GPP Release 2. Bovendien zullen de technologieën die in Release 14 worden beschreven ervoor zorgen dat voertuigen met ondersteuning voor de oudere versie van C-V2X onderweg kunnen communiceren, zelfs met de nieuwste modellen die beide versies van C-V2X gebruiken (vanaf Release 14 en Release 16 met 5G NR-ondersteuning ).
Een nieuw paradigma voor gegevensuitwisseling tussen voertuigen
In het moderne paradigma van gegevensuitwisseling met behulp van mobiele netwerken veranderen apparaten de signaaloverdrachtparameters, zoals de modulatie en codering, afhankelijk van de signaalkwaliteit van basisstations. Bij C-V2X wordt de uitdaging gecompliceerd door het feit dat we het hebben over voortdurend bewegende voertuigen en niet over stationaire basisstations. In dit geval is de signaalkwaliteit alleen niet voldoende om te begrijpen welke voertuigen in welk geval geschikt zijn voor communicatie. Stel je voor dat er om de hoek een auto op een kruispunt staat. Het signaalniveau is zwak, maar de auto zelf is vrij dichtbij, dat wil zeggen dat hij deel uitmaakt van de omgeving die belangrijk is voor onze auto. Daarom moeten beide voertuigen in dit geval volledige informatie van de sensoren kunnen ontvangen, ongeacht of ze zich in een directe zichtlijn ten opzichte van elkaar bevinden.
En dit betekent op zijn beurt dat er een nieuw paradigma nodig is dat niet alleen rekening houdt met het signaalniveau, maar ook met de afstand tussen objecten. Hierdoor verschilt de aanpak voor het ontwikkelen van 5G-netwerken zelf van de manier waarop netwerken van vorige generaties werden gebouwd. Met name bij de “lagere” lagen van 5G NR (fysieke en MAC-lagen) is er behoefte aan afstandsschatting. Voertuigen zullen bijvoorbeeld alleen bevestigingen verzenden, zoals automatische hertransmissieverzoeken zoals ACK/NAK, als ze zich binnen een bepaalde afstand van de zender bevinden en alleen als de verzonden informatie nuttig is voor dat voertuig. Deze aanpak zal ook helpen het probleem van een "verborgen knooppunt" in de vorm van de hierboven beschreven auto met een zwak signaalniveau, dat zich om de hoek bevindt, het hoofd te bieden. Over het algemeen wordt hierdoor de betrouwbaarheid van de informatieoverdracht voor alle voertuigen vergroot en wordt een grotere systeemdoorvoer verzekerd, aangezien netwerkbronnen niet langer worden besteed aan het verzenden van "nutteloze" bronnen voor sommige verkeersdeelnemers.
C-V2X gebaseerd op 5G NR is niet alleen een datatransmissietechnologie
Het besluit om 2G NR-compatibele C-V5X-specificaties op te nemen in 3GPP Release 16 zal een belangrijke stap zijn in het standaardiseren van geavanceerde datacommunicatietechnologieën die voldoen aan de eisen van de auto-industrie voor nieuwe voertuigen, inclusief autonome voertuigen. Naast communicatiemethoden doen we ook onderzoek en standaardiseren we hogere protocollen en berichtenmethoden in regionale standaarden zoals SAE, ETSI ITS en C-ITS. Dankzij deze gestandaardiseerde berichten kunnen voertuigen van verschillende fabrikanten optimaal profiteren van de nieuwe C-V2X-technologieën. Net als de C-V2X beschreven in 3GPP Release 14, zullen 2G NR-compatibele C-V5X-oplossingen voornamelijk gebruik maken van de 5,9 GHz-band, die gereserveerd is voor motorvoertuigen in veel delen van de wereld, zoals de VS, Europa en China. De nieuwe versie van C-V2X zal echter andere kanalen in dit bereik gebruiken.
Bron: www.habr.com