Sieci 5G pomogą w odblokowaniu pełnego potencjału pojazdów zautomatyzowanych
Wyposażenie pojazdów zautomatyzowanych w możliwość połączenia się z całym otoczeniem znacznie zwiększy bezpieczeństwo i wygodę jazdy. Dzięki wymianie danych z otaczającymi pojazdami i infrastrukturą systemy V2X mogą informować kierowców na temat potencjalnych zagrożeń znajdujących się w bliskiej odległości oraz znacząco usprawnić systemy unikania kolizji. Określenie V2X odnosi się przede wszystkim do systemów komunikacji zainstalowanych w samochodzie, w ramach których informacje i dane przekazywane przez czujniki i inne źródła są przesyłane przez łącza o wysokiej przepustowości, niskich opóźnieniach i wysokiej niezawodności. W ramach prowadzonego przez spółkę Ericsson i finansowanego przez Unię Europejską projektu 5GCAR zademonstrowano i przetestowano sieci V2X oparte na wykorzystaniu technologii 5G w nowatorski i innowacyjny sposób. Prace realizowane w ramach badań skupiały się przede wszystkim na opracowywaniu nowatorskich podzespołów interfejsów bezprzewodowych i projektów architektury sieci w celu spełnienia niezwykle rygorystycznych wymagań dotyczących sieci V2X dla branży motoryzacyjnej. Innowacje na poziomie interfejsu radiowego „Oferowanie usług uzależnionych w dużym stopniu od opóźnień i wymagających niezwykłej niezawodności, dostępności oraz zapewnienia bezpieczeństwa na szerokim obszarze wiąże się niestety z obniżeniem przepustowości”, zauważył koordynator projektu dr Mikael Fallgren. W celu rozwiązania tego problemu w ramach projektu opracowano i zaprezentowano szereg nowych, zaawansowanych technologii związanych z infrastrukturą, łącznością i pozycjonowaniem pojazdów. Naukowcy zaproponowali wykorzystanie zarówno fal centymetrowych, jak i milimetrowych (mmWave) jako możliwych zakresów częstotliwości pozwalających na uzyskanie wysokiej przepustowości danych w sieciach mobilnych. Wśród najważniejszych rozwiązań związanych z tą technologią naukowcy przetestowali między innymi realistyczne konstrukcje wieloantenowe, konstrukcje pozwalające na transmisję i kształtowanie wiązki fal mmWave, śledzenie kanałów zapewniające wysoką mobilność, techniki zapewniania różnorodności, a także alokacji i zarządzania zasobami oraz techniki tłumienia zakłóceń. W ramach badań przyjrzano się bliżej także możliwości dynamicznego multipleksowania różnych rodzajów ruchu sieciowego, a także wykorzystywania różnych ramek w komunikacji bezprzewodowej. Zaproponowane koncepcje związane z rozwiązaniem V2X opartym na technologii sidelink opracowanym w ramach projektu 5GCAR obejmowały mechanizm wykrywania oparty na sieci, projektowanie sygnałów referencyjnych i synchronizacyjnych, ograniczenie zakłóceń pochodzących z sąsiednich kanałów, a także zarządzanie zasobami radiowymi oraz mechanizmy kontroli zasilania i planowania. Nie ma żadnych wątpliwości, że opracowane w ramach projektu 5GCAR rozwiązania stanowią ważny dodatek do istniejących technologii telekomunikacyjnych pozwalający na zwiększenie niezawodności usług V2X. Kluczem do poprawy dokładności pozycjonowania jest połączenie zaawansowanych algorytmów śledzenia, takich jak filtr cząstek stałych i pozycjonowanie oparte na falach radiowych. W ramach projektu 5GCAR naukowcy zbadali między innymi algorytm pozycjonowania działający w przypadku zastosowania pojedynczej stacji bazowej, a także szyku antenowego znajdującego się zarówno na stacji bazowej, jak i na urządzeniu końcowym. W czasie prac zbadano także możliwości rozszerzenia protokołu pozycjonowania w celu przyszłej normalizacji. Innowacje na poziomie architektury sieci W ramach projektu 5GCAR członkowie konsorcjum zaproponowali innowacyjne i zaawansowane koncepcje architektury sieciowej pozwalające na obsługę usług i aplikacji V2X. Usprawnienia w tym zakresie objęły szeroki zakres dziedzin, w tym orkiestrację i zarządzanie sieciami, bezpieczeństwo sieci, obliczenia brzegowe oraz obsługę wielu połączeń. Jednym z przykładów takich rozwiązań są elastyczne i konfigurowalne przydrożne jednostki bazowe oraz związana z nimi koncepcja inteligentnych stref. Naukowcy zaproponowali również nowe procedury mające na celu zwiększenie świadomości sieci. Powiązane technologie umożliwiają usługom V2X informowanie sieci o obszarze odniesienia usługi, trajektorii pojazdu, ilości przesyłanych danych, przewidywanym czasie trwania usługi i innych aspektach. Tego rodzaju informacje mogą zostać wykorzystane w celu optymalizacji świadczenia usług po stronie sieci lub w celu informowania usługi na temat zdolności sieci do jej realizacji. W ramach projektu zwrócono również uwagę na wykorzystanie wielu połączeń (zarówno bezpośrednich połączeń między pojazdami, jak i połączeń między pojazdami i siecią) oraz wielu technologii dostępu do sieci bezprzewodowych wykorzystujących fale milimetrowe oraz częstotliwość pasma poniżej 6 GHz w celu poprawy niezawodności i szybkości transmisji danych. Kolejnym rezultatem projektu są rozwiązania związane z architekturą sieci wspierające wdrażanie przypadków użycia w sytuacjach, w których dostępnych jest wielu operatorów. Podsumowując, projekt 5GCAR zaprezentował rozwiązania dotyczące architektury sieciowej oraz interfejsów bezprzewodowych wykorzystujących sieci 5G, dostosowane do potrzeb branży motoryzacyjnej. „Nasze rozwiązania techniczne są ukierunkowane na zapewnienie niskich opóźnień wynoszących poniżej 5 milisekund, doskonałej niezawodności na poziomie 99,999 % oraz pozycjonowania pojazdu z dokładnością do poniżej 1 metra”, dodał Fallgren.
Słowa kluczowe
5GCAR, 5G, sieć typu pojazd-otoczenie (V2X), architektura sieci, niskie opóźnienie, jazda zautomatyzowana, interfejs sieci bezprzewodowej, mmWave, różnorodność
