De mogelijkheden van geautomatiseerde mobiliteit benutten met 5G
Door V2X ondersteunde geautomatiseerde mobiliteit zal de veiligheid en het rijcomfort aanzienlijk verbeteren. Door het delen van gegevens met voertuigen en infrastructuur in de directe omgeving kunnen V2X-systemen bestuurders waarschuwen voor mogelijke naderende gevaren en de kans op aanrijdingen aanzienlijk verlagen. V2X heeft met name betrekking op het communicatiesysteem van een auto, waarbij informatie van sensoren en andere bronnen wordt verzonden via verbindingen met een brede bandbreedte, lage latentie en hoge betrouwbaarheid. Het door de EU gefinancierde project 5GCAR, onder leiding van Ericsson, heeft concepten gedemonstreerd en gevalideerd voor het opzetten van V2X-netwerken waarbij 5G op nieuwe manieren wordt gebruikt. Het werk draait voornamelijk om het ontwikkelen van nieuwe componenten voor radioapparatuur- en netwerkarchitectuurontwerpen, om te voldoen aan de ongekend strenge V2X-vereisten voor de autobranche. Innovaties op het niveau van radioapparatuur „Het bieden van latentiegevoelige services waarvoor een extreem hoge mate van betrouwbaarheid, beschikbaarheid en veiligheid over een breed dekkingsgebied is vereist, gaat ten koste van hoge gegevenssnelheden”, aldus projectcoördinator dr. Mikael Fallgren. Om deze uitdaging het hoofd te bieden, worden via dit project verschillende geavanceerde componenten voor infrastructuur, sidelinken en positionering gepresenteerd. Onderzoekers stellen het gebruik voor van zowel centimeter- als milimetergolflengten (mmWave) als kandidaatspectra voor het behalen van de doelstellingen voor hoge overdrachtssnelheden. De belangrijkste technologieën die in dit verband werden onderzocht, waren onder andere realistische modellen met meerdere antennes, modellen voor mmWave-uitzending en -bundelvorming, channel tracking met hoge mobiliteit, diversiteitstechnieken, brontoewijzing en -beheer, en technieken voor interferentiebeheer. Daarnaast werd onderzoek gedaan naar dynamisch multiplexen van verschillende verkeerstypen en radioframe-ontwerp. De voorgestelde concepten die verband houden met de op sidelink gebaseerde V2X-technologie van 5GCAR omvatten een ontwerp voor een netwerkondersteund detectiemechanisme, referentiesignaal en synchronisatiesignaal, beperking van interferentie door naastliggende kanalen, beheer van radiobronnen en mechanismen voor stroomregeling en -toewijzing. De door 5GCAR voorgestelde componenten vormen ongetwijfeld een aanvulling op de mobiele communicatie, om zo de betrouwbaarheid van de V2X-service te verbeteren. Een combinatie van geavanceerde tracking-algoritmen zoals het deeltjesfilter en op radio gebaseerde positionering zijn essentieel om de nauwkeurigheid van positiebepaling te verbeteren. 5GCAR onderzocht een positioneringsalgoritme voor de situatie met een enkel basisstation en antennesystemen op zowel het basisstation als de terminal. Daarnaast werden mogelijke uitbreidingen van het positioneringsprotocol voor toekomstige harmonisatie onderzocht. Innovaties op het niveau van netwerkarchitectuur 5GCAR deed voorstellen voor geavanceerde netwerkarchitectuurconcepten met ondersteunende V2X-services en toepassingen. Voor de verbeteringen werd gekeken naar een breed scala aan mogelijkheden, zoals netwerkbezetting en -beheer, netwerkbeveiliging, samenwerking op het gebied van multi-connectiviteit en edge computing. Het definiëren van flexibele en herconfigureerbare wegkantsystemen en het hieraan gekoppelde concept van slimme zones is hiervan een goed voorbeeld. Er werden nieuwe procedures voorgesteld om netwerkbewustzijn te verhogen. Aanverwante technologieën maken het voor V2X-services mogelijk het netwerk te informeren over onder andere het referentiegebied van de service, de richting waarin het voertuig beweegt, de hoeveelheid data die moet worden verzonden en de verwachte serviceduur. Dergelijke informatie moet worden gebruikt om de serviceverlening aan de netwerkzijde te optimaliseren of om de service te informeren over de mogelijkheden van het netwerk om de service uit te voeren. Via het project is bovendien aangetoond dat het gebruik van meerdere koppelingen (zowel rechtstreeks tussen voertuigen onderling als tussen voertuig en netwerk) en technologieën voor toegang tot meerdere radiofrequenties (sub-6 GHz en mmWave) essentieel is om de betrouwbaarheid en overdrachtssnelheid te verbeteren. Daarnaast werden andere architecturale oplossingen voorgesteld om de implementatie van gebruikssituaties in scenario’s met meerdere exploitanten te ondersteunen. 5GCAR stelde oplossingen voor radio-interfaces en netwerkarchitectuur voor waarbij de mogelijkheden van 5G worden afgestemd op de behoeften van de autobranche. „Met onze technische oplossingen willen we een lage latentie (minder dan 5 milliseconden), een hoge betrouwbaarheid (99,999 %) en nauwkeurigheid van voertuigpositionering van minder dan een meter bereiken”, voegt Fallgren toe.
Keywords
5GCAR, 5G, vehicle-to-everything (V2X), netwerkarchitectuur, lage latentie, geautomatiseerde mobiliteit, radio-interface, mmWave, diversiteit
