Sistemas V2V y V2I: datos rápidos para vehículos autónomos
Por Mark Patrick, Mouser Electronics.
protocolos de comunicación con V2X
¿De qué hablaremos en esta serie de blogs?
- Las tecnologías de conducción autónoma: una revolución en el mundo del motor
- Cómo superar las percepciones y abrirse al mundo de la conducción autónoma
- Las etapas fundamentales en la autonomía del vehículo
- Tecnologías de detección para vehículos autónomos
- Sistemas V2V y V2I: datos rápidos para vehículos autónomos
- Un marco ético para los vehículos autónomos
En el tercer blog de esta serie, Las etapas fundamentales en la autonomía del vehículo, vimos que, para que un vehículo logre la autonomía total (nivel 5 de la SAE), la base de conocimientos instantánea del coche dependerá de recibir datos de otros vehículos y de las infraestructuras viales inteligentes del entorno, y no solo de sus propios sensores. La única manera de lograr que el vehículo autónomo circule de un modo fiable, seguro y sin sobresaltos es que sus sistemas reciban una vista completa y detallada del entorno en el que se encuentra. Estas fuentes de información adicionales se basarán en sistemas inalámbricos vehículo a vehículo (V2V) y vehículo a infraestructura (V2I).
Los protocolos inalámbricos básicos necesarios para implementar el V2V y el V2I aún están en fase de revisión y validación en el ámbito local y nacional, pero es evidente que una frecuencia de transferencia síncrona, de gran velocidad y baja latencia es imprescindible, y lo mismo se puede decir de la seguridad de los datos. Los dos candidatos principales son un protocolo (802.11p) de comunicación específico, de corto alcance y con wifi 5 (DSRC) y la conexión C-V2X por red móvil 5G. Ambos funcionan en el espectro de 5,9 GHz, pero ninguno es compatible con la interoperabilidad.
Hasta el momento, ha habido un gran debate en el sector sobre cuál es el método que se debería adoptar, y algunos fabricantes y organismos normativos nacionales han optado por tomar su propia decisión. En el contexto de los distribuidores de semiconductores, donde hay ciclos de desarrollo largos, algunos han decidido desarrollar conjuntos de chips compatibles con ambos protocolos. A corto plazo, parece que el DSRC está en mejor posición que el C-V2X, ya que la red móvil 5G necesaria para este último está aún en fase de despliegue. Esperar a que la 5G esté totalmente implantada podría retrasar las pruebas de los vehículos autónomos, así que el DSRC parece una opción más atractiva.
DSRC
A primera vista, el DSRC tiene las mejores características técnicas: un rango de hasta 300 m, transferencia de datos a alta velocidad y una latencia baja (unos 5 ms); es decir, todo lo necesario para cumplir con los requisitos del V2V y el V2I.
El protocolo se está empleando ya en los sistemas automáticos de peajes en Japón, y la agencia austriaca de autopistas (ASFINAG) lo ha implantado para sistemas V2V y V2I en toda su red de carreteras. El fabricante VW ha incorporado la conectividad DSRC en su nueva plataforma Golf 8. En Luisburgo (Alemania), también han seleccionado el DSRC para sus vehículos de bomberos y equipos de rescate, a fin de que puedan controlar y sincronizar los semáforos de la ciudad y agilizar el trayecto cuando se dirigen a una emergencia.
En EE. UU., empezaron a usar el DSRC al principio, pero han acabado por reasignar todo el espectro disponible al C-V2X. Aunque el DSRC es relativamente barato, el debate sigue abierto, algo comprensible debido a las dudas sobre seguridad y vulnerabilidad por ataques de intermediarios y a que el C-V2X móvil empleará una infraestructura ya existente. Otra preocupación es que, aunque el DSRC ofrece velocidades altas de transferencia, las funciones 5G acaben por ser muy superiores cuando este se haya desplegado por completo. Sin embargo, parece que en el sector sigue habiendo muchas presiones por ambas partes para demostrar cuál es la mejor opción.
C-V2X
Una ventaja evidente del C-V2X es que podrá utilizar la red 5G a medida que se vaya implantando. Además, el volumen de la inversión y el desarrollo continuo de las redes móviles es otra ventaja considerable con respecto al DSRC, cuyo uso parece no tener más salidas y, por tanto, sería más caro de desplegar y mantener. La 5G cuenta con una estrategia bien definida para el aumento en la velocidad de datos, hasta decenas de Gbps, y puede ofrecer características excepcionales de baja latencia y priorización de paquetes a los datos V2X.
La 5G Automotive Association (5GAA) llevó a cabo un análisis de rendimiento entre el C-V2X y el DSRC para simular atascos de tráfico, una situación en la que los sistemas V2X deben trabajar para un gran número de vehículos. Los resultados demostraron que la red móvil 5G está mejor equipada que el protocolo DSRC para adaptarse a estas condiciones y seguir manteniendo niveles aceptables de velocidad de datos, latencia y rango. Ford dio un paso más, amplió el alcance de las pruebas de la 5GAA y concluyó que el C-V2X había logrado resultados más que aceptables, sobre todo en condiciones de alcance de visibilidad.
En su propia revisión de los protocolos V2X, el Gobierno del Reino Unido destacó algunos elementos del C-V2X que debían analizarse más a fondo.
- Puesto que el número de casos de uso de la 5G sigue aumentando, debe haber un mayor grado de colaboración a fin de mantener la seguridad de extremo a extremo y en distintos dominios.
- Del mismo modo, la arquitectura 5G de múltiples capas especifica un marco unido de seguridad que abarca cada capa.
- A medida que las redes 5G van evolucionando, los métodos de seguridad establecidos deben seguir el ciclo de vida normal de cambios en su arquitectura.
Es muy probable que el debate entre los protocolos DSRC y C-V2X siga existiendo durante un cierto tiempo; sea cual sea el resultado, el futuro del vehículo autónomo pasa por el acceso a una red de comunicaciones ultrafiable, con un gran nivel de redundancia y con una amplia cobertura geográfica. En el caso del C-V2X, puesto que la implantación de la 5G se ha centrado en áreas con una gran densidad de población, es posible que los vehículos autónomos estén limitados inicialmente a entornos urbanos.
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