Technologie 5G umożliwią efektywniejsze gromadzenie danych telemetrycznych i otworzą przed pojazdami zupełnie nowe funkcje, które mogą poprawić bezpieczeństwo na drogach i rozwinąć dziedzinę pojazdów bezzałogowych. Systemy V2X (system wymiany danych pomiędzy pojazdami, elementami infrastruktury drogowej i innymi użytkownikami dróg) mają potencjał, który do odblokowania zostanie wykorzystana komunikacja 5G NR. Znacząco podniesie to poziom bezpieczeństwa kierowców, pasażerów i pieszych, zmniejszy zużycie paliwa i czas podróży.
W marcu tego roku organizacja 3GPP standaryzująca sieci 5G zatwierdziła wprowadzenie pierwszych specyfikacji C-V5X ze wsparciem dla 16G NR do kolejnej wersji światowego standardu 2G NR (Release 5). Uważamy, że ta wersja zostanie przyjęta w pierwszej połowie 2020 roku. Połączenie tej technologii ze specyfikacjami eMBB (ultra mobile broadband) zatwierdzonymi w 3GPP Release 15 będzie pierwszym krokiem w kierunku wykorzystania 5G NR do tworzenia inteligentnych samochodów w oparciu o platformę motoryzacyjną Qualcomm Snapdragon.
Nie czekamy na globalne wdrożenie sieci 5G, które umożliwią bezpośrednią komunikację między pojazdami przy użyciu technologii komórkowych. Już w 3GPP Release 14 opisano technologie V2X, które umożliwiają samochodom wymianę podstawowych informacji z innymi użytkownikami dróg i np. sygnalizacją świetlną w określonych odstępach czasu. Ich możliwości zostały zademonstrowane w wielu testach z wykorzystaniem naszego chipa C-V2X, Qualcomm 9150. Bezpośrednia komunikacja z wykorzystaniem technologii C-V2X pozwala maszynie „widzieć” swoje otoczenie nawet w sytuacjach, gdy inne obiekty nie znajdują się w zasięgu wzroku, np. na ślepych skrzyżowaniach lub przy złych warunkach pogodowych. W ten sposób nowe technologie uzupełniają i rozszerzają możliwości innych czujników pasywnych, takich jak radary, LIDAR i systemy kamer, które mają ograniczony zasięg i widoczność.
3GPP Release 16 i standaryzacja C-V2X z obsługą 5G NR przeniosą te możliwości na zupełnie nowy poziom i umożliwią pojazdom odbieranie i wysyłanie znacznie większej ilości informacji, takich jak bardziej szczegółowe dane z czujników i informacje o „zamiarach” użytkowników dróg, infrastruktury drogowej i ruchu pieszych. Ponadto wymiana danych o „zamierzeniach” pozwoli efektywniej planować trasę pojazdu, co ma istotne znaczenie dla rozwoju pojazdów bezzałogowych w przyszłości. C-V2X będzie ewoluować od technologii, która w wersji 14 służyła przede wszystkim jako środek poprawy podstawowego bezpieczeństwa drogowego, do narzędzia bezpośredniej interakcji między użytkownikami dróg, które pomoże poprawić bezpieczeństwo drogowe i świadomość ruchu drogowego, a także zmniejszyć zużycie paliwa i paliwa koszty czasu droga.
Pełne wykorzystanie C-V2X i 5G NR
Rozwiązania C-V2X oparte na 5G NR wykorzystują innowacyjne możliwości, które pojawiły się w sieciach 4G i 5G. Pierwsza wersja sieci 5G, która zacznie być wdrażana wiosną tego roku i została ujednolicona w wersji 3 15GPP, wprowadziła skalowalny odstęp między siatkami częstotliwości, który jest również stosowany w C-V2X. Jednym z przykładów jego zastosowania jest możliwość zmiany gęstości sygnału odniesienia w zależności od prędkości pojazdu. Według naszych szacunków wydajność widmowa przy dużych prędkościach wzrośnie w tym przypadku 3,5-krotnie, co jest niezwykle istotne w przypadku nowych scenariuszy wykorzystania C-V2X, np. do wymiany samochodów z elementami infrastruktury drogowej z dużymi wolumenami danych z czujników.
Implementacje C-V2X z obsługą 5G NR oferują kilka głównych ulepszeń na poziomie radiowym, które są unikalne dla 5G NR. W wersji 16 po raz pierwszy do standardu 5G zostanie dodane łącze „boczne” – kanał bezpośredniej wymiany danych dla systemów V2X. Technologia ta posłuży jako podstawa do opracowania przyszłych rozwiązań wykorzystujących 5G NR w smartfonach i innych obszarach, takich jak bezpieczeństwo publiczne. Podstawą do jego powstania był rozwój technologii Qualcomm dla LTE Direct, co de facto doprowadziło do pojawienia się technologii C-V3X w 14GPP Release 2. Ponadto technologie opisane w wersji 14 pozwolą pojazdom obsługującym starszą wersję C-V2X komunikować się na drodze nawet z najnowszymi modelami, które korzystają z obu wersji C-V2X (z wersji 14 i wersji 16 z obsługą 5G NR ).
Nowy paradygmat wymiany danych między pojazdami
We współczesnym paradygmacie wymiany danych z wykorzystaniem sieci mobilnych urządzenia zmieniają parametry transmisji sygnału, takie jak jego modulacja i kodowanie, w zależności od jakości sygnału stacji bazowych. W przypadku C-V2X wyzwanie komplikuje fakt, że mówimy o pojazdach w ciągłym ruchu, a nie o stacjonarnych stacjach bazowych. W tym przypadku sama jakość sygnału nie wystarczy, aby zrozumieć, które pojazdy w każdym przypadku nadają się do komunikacji. Wyobraź sobie, że za rogiem na skrzyżowaniu stoi samochód. Jego poziom sygnału jest słaby, ale sam samochód jest dość blisko, czyli jest częścią otoczenia, która jest ważna dla naszego samochodu. Dlatego oba pojazdy w tym przypadku muszą być w stanie otrzymać pełną informację z czujników, niezależnie od tego, czy znajdują się w bezpośrednim polu widzenia.
A to z kolei oznacza, że potrzebny jest nowy paradygmat, który uwzględni nie tylko poziom sygnału, ale także odległość między obiektami. Z tego powodu podejście do samego rozwoju sieci 5G różni się od tego, jak budowano sieci poprzednich generacji. W szczególności w „niższych” warstwach 5G NR (warstwy fizyczne i MAC) istnieje potrzeba szacowania odległości. Na przykład pojazdy będą wysyłać potwierdzenia, takie jak żądania automatycznej retransmisji, takie jak ACK/NAK, tylko wtedy, gdy znajdą się w określonej odległości od nadajnika i tylko wtedy, gdy przesłane informacje będą przydatne dla tego pojazdu. Takie podejście pomoże również uporać się z problemem „ukrytego węzła” w postaci opisanego powyżej samochodu o słabym poziomie sygnału, który znajduje się za rogiem. Ogólnie rzecz biorąc, dzięki niemu zwiększa się niezawodność transmisji informacji dla wszystkich pojazdów i zapewniona jest większa przepustowość systemu, ponieważ zasoby sieciowe nie są już wydawane na przesyłanie „bezużytecznych” dla niektórych uczestników ruchu.
C-V2X oparty na 5G NR to nie tylko technologia transmisji danych
Decyzja o włączeniu specyfikacji C-V2X z obsługą 5G NR do wersji 3 16GPP będzie ważnym krokiem w standaryzacji zaawansowanych technologii transmisji danych, które spełniają wymagania przemysłu motoryzacyjnego dotyczące nowych pojazdów, w tym pojazdów autonomicznych. Oprócz metod komunikacji prowadzimy również badania i standaryzujemy protokoły wyższego poziomu i sposoby przesyłania wiadomości w standardach regionalnych takich jak SAE, ETSI ITS i C-ITS. Te ujednolicone komunikaty umożliwią pojazdom różnych producentów pełne wykorzystanie nowych technologii C-V2X. Podobnie jak C-V2X opisany w wersji 3 14GPP, rozwiązania C-V2X z obsługą 5G NR będą przede wszystkim wykorzystywać pasmo 5,9 GHz, które jest zarezerwowane dla pojazdów silnikowych w wielu częściach świata, takich jak USA, Europa i Chiny. Jednak nowa wersja C-V2X będzie wykorzystywać inne kanały z tego zakresu.
Źródło: www.habr.com