Войти
Транспортное средство к x (Иллюстрация) Транспортное средство ко всему (V2X ) - это связь между транспортным средством и любым лицом, которое может повлиять на транспортное средство или может быть затронуто им. Это система автомобильной связи, которая включает другие более конкретные типы связи, такие как V2I (транспортное средство-инфраструктура), V2N (транспортное средство-сеть), V2V (транспортное средство-транспортное средство ), V2P (от транспортного средства к пешеходу), V2D (от транспортного средства к устройству ) и V2G (от транспортного средства к сети ).
Основными мотивами для V2X являются безопасность дорожного движения, эффективность дорожного движения и экономия энергии. По оценкам US NHTSA, количество дорожно-транспортных происшествий снизится как минимум на 13%, если будет внедрена система V2V, что приведет к снижению количества аварий на 439 000 в год. Существует два типа технологии связи V2X в зависимости от используемой базовой технологии:
Стандартизация V2X на основе WLAN заменяет стандарт сотовой на базе систем V2X. IEEE впервые опубликовал спецификацию V2X на основе WLAN (IEEE 802.11p ) в 2012 году. Он поддерживает прямую связь между транспортными средствами (V2V) и между транспортными средствами и инфраструктурой (V2I). Эта технология называется выделенной связью на короткие расстояния (DSRC ). DSRC использует базовую радиосвязь, обеспечиваемую 802.11p.
В 2016 году Toyota стала первым автопроизводителем в мире, который представил автомобили, оснащенные V2X. В этих автомобилях используется технология DSRC, и они продаются только в Японии. В 2017 году GM стал вторым автопроизводителем, представившим V2X. GM продает в США модель Cadillac, которая также оснащена DSRC V2X.
В 2016 году 3GPP опубликовал спецификации V2X, основанные на LTE в качестве базовой технологии. Ее обычно называют «сотовой V2X» (C-V2X), чтобы отличаться от технологии V2X на основе 802.11p. В дополнение к прямой связи (V2V, V2I), C-V2X также поддерживает глобальную связь по сотовой сети (V2N).
По состоянию на декабрь 2017 года европейский производитель автомобилей объявил о развертывании технологии V2X на основе 802.11p с 2019 года. Хотя некоторые исследования и анализ, проведенные в 2017 и 2018 годах, все выполнены Автомобильной ассоциацией 5G (5GAA) - отраслевая организация, поддерживающая и развивающая технологию C-V2X - указывает, что сотовая технология C-V2X в режиме прямой связи превосходит 802.11p во многих аспектах, таких как производительность, дальность связи и надежность, многие из этих требований оспариваются, например в техническом документе, опубликованном NXP, одной из компаний, работающих в области технологии V2X на основе 802.11p, но также опубликованной рецензируемыми журналами.
Исходная связь V2X использует технологию WLAN и работает напрямую между транспортными средствами и транспортными средствами (V2V) и транспортной инфраструктурой (V2I), которые образуют специальную автомобильную сеть, когда приходят два отправителя V2X. в пределах досягаемости друг друга. Следовательно, для связи транспортных средств не требуется какая-либо коммуникационная инфраструктура, что является ключом к обеспечению безопасности в удаленных или малоразвитых районах. WLAN особенно хорошо подходит для связи V2X, из-за низкой задержки. Он передает сообщения, известные как сообщения совместной осведомленности (CAM) или базовое сообщение безопасности (BSM), а также сообщения децентрализованного уведомления об окружающей среде (DENM). Другими сообщениями, связанными с придорожной инфраструктурой, являются сообщение о фазе сигнала и времени (SPAT), информационное сообщение в транспортном средстве (IVI) и сообщение запроса на обслуживание (SRM). Объем данных этих сообщений очень мал. Радиотехнология является частью семейства стандартов WLAN IEEE 802.11 и известна в США как беспроводной доступ в транспортных средствах (WAVE), а в Европе - как ITS-G5. В дополнение к режиму прямой связи автомобили могут быть оснащены традиционными технологиями сотовой связи, поддерживающими услуги на основе V2N. Это расширение с V2N было достигнуто в Европе под зонтиком платформы C-ITS с сотовыми системами и системами вещания (TMC / DAB +).
Более поздняя связь V2X использует сотовые сети и называется сотовой V2X (или C-V2X) для различения это от V2X на базе WLAN. Многие отраслевые организации, такие как Автомобильная ассоциация 5G (5GAA), продвигали C-V2X из-за его преимуществ по сравнению с V2X на основе WLAN (без учета недостатков в то же время). C-V2X изначально определен как LTE в 3GPP версии 14 и предназначен для работы в нескольких режимах:
В 3GPP версии 15 функции V2X расширены для поддержки 5G. C-V2X включает поддержку как прямой связи между транспортными средствами (V2V), так и традиционной связи на основе сотовой сети. Кроме того, C-V2X обеспечивает переход к системам и услугам на базе 5G, что подразумевает несовместимость и более высокие затраты по сравнению с решениями на основе 4G.
Для прямой связи между автомобилем и другими устройствами (V2V, V2I) используется так называемый интерфейс PC5. PC5 относится к контрольной точке, где пользовательское оборудование (UE), то есть мобильный телефон, напрямую связывается с другим UE по прямому каналу. В этом случае связь с базовой станцией не требуется. На уровне архитектуры системы служба близости (ProSe) - это функция, которая определяет архитектуру прямой связи между UE. В спецификациях 3GPP RAN «боковая ссылка» - это терминология, обозначающая прямую связь через PC5. Интерфейс PC5 был первоначально определен для удовлетворения потребностей критически важной связи для сообщества общественной безопасности (Public Safety-LTE или PS-LTE) в версии 13. Мотивация критически важной связи заключалась в том, чтобы позволить правоохранительным органам или аварийно-спасательным службам использовать связь LTE, даже когда инфраструктура недоступна, например, в случае стихийного бедствия. Начиная с версии 14, использование интерфейса PC5 было расширено для удовлетворения различных потребностей рынка, таких как связь с использованием носимых устройств, таких как smartwatch. В C-V2X интерфейс PC5 повторно применяется для прямой связи в V2V и V2I.
Сотовая связь в режиме 4 V2X основана на схеме распределенного распределения ресурсов, а именно на основе полупостоянного планирования на основе считывания, при котором радиоресурсы планируются автономно в каждом пользовательском оборудовании (UE).
В дополнение к прямой связи через PC5, C-V2X также позволяет устройству C-V2X использовать соединение сотовой сети традиционным способом через интерфейс Uu. Uu относится к логическому интерфейсу между UE и базовой станцией. Обычно это называется «транспортное средство-сеть» (V2N). V2N является уникальным вариантом использования C-V2X и не существует в V2X на основе 802.11p, учитывая, что последний поддерживает только прямую связь. Однако, как и в случае с V2X на основе WLAN, в случае C-V2X требуются два коммуникационных радиомодуля для одновременной связи через интерфейс PC5 с ближайшими станциями и через интерфейс UU с сетью.
Хотя 3GPP определяет функции передачи данных, которые включают V2X, он не включает семантический контент V2X, но предлагает использовать стандарты ITS-G5, такие как CAM, DENM, BSM и т. Д., По функциям передачи данных 3GPP V2X.
Благодаря мгновенному обмену данными V2X поддерживает такие приложения для обеспечения безопасности дорожного движения, как (неполный список):
Национальное управление безопасности дорожного движения США ( NHTSA) в отчете «Связь между транспортными средствами: готовность технологии V2V к применению» перечисляет первоначальные варианты использования, предусмотренные для США. Европейский орган по стандартизации ETSI и SAE опубликовал стандарты в отношении того, что они считают вариантами использования. В ранних сценариях использования основное внимание уделяется безопасности и эффективности дорожного движения.
В среднесрочной перспективе V2X воспринимается как ключевой инструмент для автономного вождения, если предполагается, что ему будет разрешено вмешиваться в фактическое вождение. В этом случае машины смогут пополнять взводы, как это делают грузовики.
Связь V2X на основе WLAN основана на наборе стандартов, разработанных Американским обществом тестирования и материалов (ASTM). Серия стандартов ASTM E 2213 рассматривает беспроводную связь для высокоскоростного обмена информацией между самими транспортными средствами, а также дорожной инфраструктурой. Первый стандарт этой серии был опубликован в 2002 году. Здесь аббревиатура Wireless Access in Vehicle Environment (WAVE) была впервые использована для связи V2X.
С 2004 г. и далее Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) начал работать над беспроводным доступом для транспортных средств в рамках своего семейства стандартов IEEE 802.11 для беспроводных локальных сетей (WLAN). Их первоначальный стандарт беспроводной связи для транспортных средств известен как IEEE 802.11p и основан на работе, проделанной ASTM. Позже, в 2012 году IEEE 802.11p был включен в IEEE 802.11.
Примерно в 2007 году, когда IEEE 802.11p стал стабильным, IEEE начал разрабатывать приложения для стандартизации семейства стандартов 1609.x и структуру безопасности (IEEE использует термин WAVE), а вскоре после этого SAE начал определять стандарты для приложений связи V2V. SAE использует термин DSRC для этой технологии (именно так этот термин был придуман в США). Параллельно с этим в ETSI был основан технический комитет по Интеллектуальной транспортной системе (ITS), который начал разрабатывать стандарты для протоколов и приложений (ETSI ввел термин ITS-G5). Все эти стандарты основаны на технологии IEEE 802.11p.
Между 2012 и 2013 годами Японская Ассоциация радиопромышленности и бизнеса (ARIB) определила, также основанную на IEEE 802.11, систему связи V2V и V2I в полосе частот 700 МГц.
В 2015 году ITU опубликовал сводку всех стандартов V2V и V2I, которые используются во всем мире, включая системы, указанные ETSI, IEEE, ARIB и TTA (Республика Корея, Ассоциация телекоммуникационных технологий
3GPP начал работу по стандартизации сотового V2X (C-V2X) в версии 14 в 2014 году. Он основан на LTE в качестве базовой технологии. Технические характеристики были опубликованы в 2017 году. Поскольку эти функции C-V2X основаны на LTE, его часто называют LTE-V2X. Объем функций, поддерживаемых C-V2X, включает как прямую связь (V2V, V2I), так и связь по глобальной сотовой сети (V2N).
В версии 15 3GPP продолжил стандартизацию C-V2X, основанную на 5G. Технические характеристики публикуются в 2018 г. по мере завершения 15-го выпуска. Для обозначения базовой технологии часто используется термин 5G-V2X в отличие от LTE-based V2X (LTE-V2X). В любом случае C-V2X - это общая терминология, которая относится к технологии V2X, использующей сотовую технологию, независимо от конкретного поколения технологий.
В версии 16 3GPP дополнительно расширяет функциональные возможности C-V2X. В настоящее время работа ведется. Таким образом, C-V2X по своей сути ориентирован на будущее, поддерживая путь перехода на 5G.
Были проведены исследования и анализ для сравнения эффективности технологий прямой связи между LTE-V2X PC5 и 802.11p с точки зрения предотвращения несчастных случаев и снижения количества смертельных и серьезных травм. Исследование показывает, что LTE-V2X обеспечивает более высокий уровень предотвращения аварий и снижение травматизма. Это также указывает на то, что LTE-V2X обеспечивает более высокий процент успешной доставки пакетов и дальность связи. Другой результат моделирования на уровне канала и на уровне системы показывает, что для достижения одинаковых характеристик канала как для сценариев прямой видимости (LOS), так и для сценариев без прямой видимости (NLOS) необходимо более низкое отношение сигнал / шум. (SNR) достижимы с помощью интерфейса LTE-V2X PC5 по сравнению с IEEE 802.11p.
Решение V2X на основе сотовой связи также дает возможность дополнительной защиты других типов участников дорожного движения (например, пешеходов, велосипедистов) с помощью ПК5 интерфейс для интеграции в смартфоны, эффективно интегрируя этих участников дорожного движения в общее решение C-ITS. Связь между транспортными средствами (V2P) включает сценарии уязвимых участников дорожного движения (VRU) для обнаружения пешеходов и велосипедистов, чтобы избежать несчастных случаев и травм с участием этих участников дорожного движения.
Поскольку и прямая связь, и связь по глобальной сотовой сети определены в одном стандарте (3GPP), оба режима связи, вероятно, будут интегрированы в один набор микросхем. Коммерциализация этих наборов микросхем еще больше увеличивает экономию на масштабе и открывает возможности для более широкого спектра бизнес-моделей и услуг, использующих оба типа связи.
В 1999 г. Федеральная комиссия по связи (FCC) США выделила 75 МГц в диапазоне 5,850–5,925 ГГц для интеллектуальных транспортные системы. С тех пор Министерство транспорта США (USDOT) работает с рядом заинтересованных сторон над V2X. В 2012 году был реализован предварительный проект развертывания в Анн-Арборе, штат Мичиган. В мероприятии приняли участие 2800 автомобилей, включая автомобили, мотоциклы, автобусы и грузовые автомобили разных марок с использованием оборудования разных производителей. Национальное управление безопасности дорожного движения США (NHTSA) расценило развертывание этой модели как доказательство того, что безопасность дорожного движения может быть улучшена и что стандартная технология WAVE совместима. В августе 2014 года НАБДД опубликовало отчет, в котором утверждалось, что технология «автомобиль-автомобиль» технически доказана как готовая к развертыванию. 20 августа 2014 года НАБДД опубликовало предварительное уведомление о предлагаемом нормотворчестве (ANPRM) в Федеральном реестре, в котором утверждалось, что преимущества безопасности связи V2X могут быть достигнуты только в том случае, если значительная часть автопарка будет оборудована. Из-за отсутствия непосредственной выгоды для первых пользователей НАБДД предложило обязательное введение. 25 июня 2015 года Палата представителей США провела слушание по этому вопросу, на котором Национальное управление безопасности дорожного движения США, а также другие заинтересованные стороны вновь выступили с аргументами в пользу V2X.
Для приобретения в масштабах ЕС спектра, для радиоприложений требуется гармонизированный стандарт, в случае ITS-G5 ETSI EN 302 571, впервые опубликованный в 2008 году. Гармонизированный стандарт, в свою очередь, требует Справочного документа системы ETSI, здесь ETSI TR 101 788. Решение Комиссии 2008/671 / EC гармонизирует использование полосы частот 5875–5905 МГц для приложений ИТС безопасности на транспорте. В 2010 году была принята Директива ITS 2010/40 / EU. Он направлен на обеспечение интероперабельности приложений ITS и их возможности работать вне национальных границ, он определяет приоритетные области для вторичного законодательства, которые охватывают V2X и требуют, чтобы технологии были зрелыми. В 2014 году отраслевой партнер Европейской комиссии «Платформа развертывания C-ITS» начал работу над нормативной базой для V2X в ЕС. В нем определены ключевые подходы к инфраструктуре открытых ключей (PKI) безопасности V2X в масштабах ЕС и защите данных, а также внедрены стандарты снижения радиопомех между V2X на базе ITS-G5 и системами дорожных сборов. Европейская комиссия признала ITS-G5 в качестве исходной коммуникационной технологии в своем Плане действий по 5G и сопроводительном пояснительном документе для формирования коммуникационной среды, состоящей из ITS-G5 и сотовой связи, как это предусмотрено государствами-членами ЕС. На уровне ЕС или государства-члена ЕС существуют различные проекты предварительного развертывания, такие как SCOOP @ F, Testfeld Telematik, цифровой испытательный стенд Autobahn, коридор Роттердам-Вена ITS, Nordic Way, COMPASS4D или C-ROADS. Существуют и реальные сценарии реализации стандарта V2X. Первый коммерческий проект, в котором стандарт V2X используется для сценария использования помощи при движении на пересечении. Он был реализован в Брно Город / Чешская Республика, где 80 шт. Перекрестков контролируются стандартом связи V2X из общественного транспорта муниципалитета Брно.
Распределение спектра для C-ITS в различных странах показано в следующей таблице. Из-за стандартизации V2X в 802.11p, предшествующей стандартизации C-V2X в 3GPP, распределение спектра первоначально предназначалось для системы на основе 802.11p. Однако правила нейтральны в отношении технологий, поэтому не исключено развертывание C-V2X.
| Страна | Спектр (МГц) | Распределенная полоса пропускания (МГц) |
|---|---|---|
| Австралия | 5855-5925 | 70 |
| Китай | 5905 - 5925 (испытания) | 20 |
| Европа | 5875-5905 | 30 |
| Япония | 755,5- 764,5 и 5770-5850 | 9 и 80 |
| Корея | 5855-5925 | 70 |
| Сингапур | 5875-5925 | 50 |
| США | 5850-5925 | 75 |
Развертывание технологии V2X (C-V2X или 802.11 p) будет происходить постепенно с течением времени. Новые автомобили будут оснащаться любой из двух технологий примерно с 2020 года, и ожидается, что их доля на дорогах будет постепенно увеличиваться. Volkswagen Golf 8-го поколения стал первым легковым автомобилем, оснащенным технологией V2X на базе технологии NXP. Тем временем существующие (унаследованные) автомобили будут продолжать использоваться на дорогах. Это означает, что автомобили, поддерживающие V2X, должны будут сосуществовать с автомобилями без V2X (устаревшими) или с автомобилями V2X несовместимой технологии.
Основными препятствиями для его принятия являются юридические вопросы и тот факт, что, если почти все автомобили не примут его, его эффективность ограничена. Британский еженедельник "The Economist" утверждает, что автономное вождение в большей степени регулируется правилами, чем технологиями.
Однако более недавнее исследование показывает, что есть преимущества в сокращении дорожно-транспортных происшествий даже в переходный период, когда эта технология используется. принят на рынке.
.
