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            車聯網進化的驅動力 5G為 V2X 應用帶來優勢

            作者:Mouser時間:2022-03-17來源:CTIMES收藏

            由于)等新興車載網絡應用需要,對于延遲、數據速率、可靠性和通訊距離提出嚴格服務質量要求,以及 應用正在過渡到基于,與當下專用短距離通訊方法相較,帶來的一些關鍵特性和功能缺失,本文將討論在自動駕駛系統中使用 應用帶來的主要優勢。

            本文引用地址:http://www.snowlakeshores.com/article/202203/432110.htm

            (V2X)技術是車輛運輸之未來。透過道路上車輛之間通訊(V2V)以及車輛與路燈和人行橫道等交通基礎設施(V2I)之間進行通訊,將大大增強汽車安全功能并緩解交通壅堵。V2X可使用在汽車、行人和交通攝影鏡頭/傳感器之間傳輸訊號,讓駕駛更加安全、更加方便。

            接下來,本文將討論在 V2X 應用中 5G 如何提供新功能的五種方式,5G會比當前車載專用短程通訊(DSRC)系統提供更好的鏈接性和更低延遲。


            技術進化即將到來

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            圖1 : C-V2X能夠透過非視線方式感知來補充攝影鏡頭、雷達和激光雷達等傳感器不足,這是實現安全自動駕駛之關鍵因素。(source:metamorworks/Shutterstock.com)

            透過接收有關駛近緊急車輛(包括距離和方向信息)以及學校/行人信道的訊息,V2X 和 5G能夠達成增強道路安全之目的。當孩子們即將過馬路時,校車能夠通知附近車輛避讓,而當在繁忙街道上出現阻塞車道時,送貨卡車可以讓周圍地區知道。有關交通壅堵訊息將實時傳遞,相關道路事故或交通壅堵警告會在發生后幾秒鐘內傳輸。行人甚至可以透過手機接收到附近有關車輛行駛不正?;蛞圆话踩俣刃旭偩?,當一輛超速行駛車輛闖紅燈后穿過十字路口時,行人會在踏上馬路之前聽到響亮警報。

            蜂巢式C-V2X(C-V2X)是 V2X 的一個子集,能夠透過非視線(LoS)方式感知來補充攝影鏡頭、雷達和激光雷達等傳感器不足,這是實現安全自動駕駛之關鍵因素。C-V2X 還將提供比 LoS 傳感器更大覆蓋范圍,并且是車輛與其他鏈接設備進行通訊基礎。

            除了 V2X,5G 還將支持車對基礎設施(V2I)、車對網絡(V2N)、車對車(V2V)、車對行人(V2P)以及騎行者等弱勢道路使用者、用于電動車功率傳輸的車輛到設備(V2D)和車輛到電網(V2G)通訊。


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            圖2 : 重要C-V2X 用例:車對車(V2V)、車對行人(V2P)、車對基礎設施(V2I)和車對網絡(V2N)通訊。

            透過 DSRC 和 C-V2X 提高安全性
            自動駕駛車輛采用兩種高速通訊協議來保障車輛安全:DSRC 和 C-V2X,這兩種協議以極高速率運作,并以低延遲進行高頻數據交換。DSRC工作在5850~5925MHz頻段,數據速率為6~26Mbps; C-V2x 具有接收速率 26Mbps(RX)和最大26Mbps(TX)發射速率。 DSRC 和 C-V2X 無線電可以沒有連結,但它們在收聽其他訊號同時,能夠廣播車輛位置、速度和加速度等。


            在所有距離內進行安全可靠通訊
            透過推進車輛編隊、進階駕駛、擴展傳感器和遙控駕駛等基于 C-V2X 應用,5G為行業 C-V2X 帶來側鏈通訊技術(sidelinking)。由于在緊急駕駛情況下需要緊急制動和規避碰撞,因此要求嚴格的低延遲和高可靠性。C-V2X最短傳輸延遲不超過4ms,并且可能更快,具體取決于實施方式。

            短程通訊導致的大部分流量,尤其是在 V2X 部署第一階段,將主要是每輛車定期廣播消息,以傳達其狀態和運動。

            在交通密集區域,可用信道資源會使該區域飽和,并增加數據報丟失,從而可能危及駕駛員??赏高^擁塞控制算法來檢查并定義某些參數,以在這些條件達到臨界水平之前進行修改。C-V2X側鏈通訊是第一個在物理層引入距離作為維度的無線系統,可為 LoS和非LoS方案提供統一通訊距離。

            V2X通訊之安全/隱私
            基于 LTE的V2X通訊使用高容量、大小區覆蓋范圍和廣泛部署基礎設施,來支持用于安全和非安全應用的各種類型車載通訊服務。3GPP和Qualcomm等機構已經為基于 5G的 V2X 服務制定了路線圖。

            3GPP中定義的安全,主要包括機密性、完整性、真實性和抗回放攻擊能力。新的隱私和安全挑戰,例如面向群體的自動隊列安全移動管理、可靠協作駕駛、高效和保護隱私的車輛大數據共享和處理等,將需要進一步研究。

            V2X 應用仰仗于連續、詳細位置信息,這可能會導致隱私問題。在私人車輛中,位置跟蹤將會顯示出駕駛員(可能是也可能不是車主)所處位置變化和活動;發送和傳播 V2X 用戶位置訊息,可能會給車主和租車人/借車人帶來隱私問題。

            其他 V2X 應用包括車輛之間通訊、增強現有方法以幫助提供左轉或右轉輔助、緊急制動警告以及改善十字路口態勢感知等。擴展 Waze概念,它可以控制或建議車速調整以解決交通壅堵問題,并在GPS 地圖上對于車道關閉和高速公路建設活動等情況進行實時更新。V2X 對于實現汽車中大量軟件驅動系統無線(OTA)更新至關重要,這些包括從地圖更新到錯誤修復再到安全更新等軟件應用。


            V2X訊息保護/安全性
            V2X 通訊需要強大安全性來保護消息免受欺詐或誤導性使用,從而避免導致安全和隱私問題。另一種安全方法是使用公鑰證書對消息進行簽名,以防止未經授權的各方對數據傳輸進行干擾,并安全地對通訊實施假名化。

            公鑰基礎建設(PKI)包含一些用于創建、管理、使用、保存和撤銷數字安全證書的策略和程序。 PKI 允許安全地傳輸電子訊息,并且不僅僅是以密碼作為身份驗證,還需要更嚴格身份確認。


            為實現強大 V2X 性能進行測試
            對于預測各種現實世界場景中V2X 通訊之性能,其重要性怎么強調都不為過。由于駕駛員、乘客和行人安全極其重要,因此需要在部署前進行測試。實驗室測試是證明重要假設和測試意外情況的關鍵第一階段。作為此類測試之一,5GAA 汽車協會在 V2X 功能和性能測試報告中運作 V2X 性能和功能測試,其中僅 C-V2X 技術會在實驗室環境中針對高度擁擠場景進行測試,即便在這種擁擠場景中,C-V2X 延遲仍然受到為該場景設置的100ms延遲限制。

            這些測試中一些主要關注點,包括:

            ? 20MHz CH183中的C-V2X通訊與10MHz CH184中同樣BSM類消息傳輸具有相同可靠性(數據報接收率針對距離)。
            ? CH183中C-V2X高負荷傳輸對CH172中DSRC基本安全傳輸之影響,在LoS條件下,遠達1.4km距離時可忽略不計。
            ? CH183中C-V2X高負載傳輸對CH178中V2I和I2V傳輸影響,在LoS條件下,遠達1.4km距離時可以忽略不計。
            ? CH183中C-V2X高負載傳輸對CH180 中V2I和I2V傳輸影響,在LoS條件下,遠達1km距離時可以忽略不計。

            Ford和Qualcomm還進行了進一步外場測試,以支持最新5G汽車協會(5GAA)向美國聯邦通訊委員會提出的C-V2X部署豁免申請。C-V2X表現良好,尤其是在視線(LoS)條件下。

            按照5GAA計劃,C-V2X被認為已準備好與商用芯片組一起部署,也被視為車載全球部署準備就緒。5GAA 將與相關標準制定組織(SDO)合作,推動5G V2X需求,以創建成功V2X生態系統。


            結論
            我們可以看到V2X巨大市場潛力,但它仍處在起步階段,而且在成熟之前,我們可能無法充分享受這項技術許多好處。大多數交通系統尚不兼容 V2X,但伴隨V2X系統變得越來越普遍,交通系統將能夠根據需要調整交通訊號燈時間以緩解交通壅堵,這如同高速公路如何使用流量控制燈(通常帶定時器)以避免出現大壅堵。

            連結技術可能會在未來 20 年左右取得長足進步,許多新車型會使用某種形式 V2X 技術,尤其是豪華車型。大多數原來豪華車的設施(例如真皮座椅、天窗、巡航控制)當下已經在所有價位汽車中變得很普遍。預計 V2X 鏈接將成為具備自動駕駛系統(ADS)車輛的一項關鍵能力,該自動駕駛系統會評估環境中潛在危險,然后做出相應響應。ADS 掌握周圍環境有關信息越多,就能夠做出更好的決策,5G 將使從手機到交通訊號燈再到車載導航系統的鏈接,成為交通之未來。

            (本文由貿澤電子提供;作者為Steve Taranovich、Alex Plumer)



            關鍵詞: 車聯網 5G V2X

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