5G-Technologien werden es ermöglichen, Telemetriedaten effektiver zu erfassen und völlig neue Funktionen für Fahrzeuge zu entdecken, die die Verkehrssicherheit erhöhen und den Umfang unbemannter Fahrzeuge erweitern können. In V2X-Systemen (einem System zum Datenaustausch zwischen Fahrzeugen, Straßeninfrastrukturelementen und anderen Verkehrsteilnehmern) besteht das Potenzial für die Offenlegung, welche 5G-NR-Kommunikation verwendet wird. Dies erhöht das Sicherheitsniveau für Fahrer, Passagiere und Fußgänger erheblich, reduziert den Kraftstoffverbrauch und die Reisezeit.
Im März dieses Jahres genehmigte die 3GPP-Organisation, die 5G-Netze standardisiert, die Einführung der ersten C-V2X-Spezifikationen mit Unterstützung für 5G NR in der nächsten Version des globalen 5G NR-Standards (Release 16). Wir glauben, dass diese Version im ersten Halbjahr 2020 angenommen wird. Die Kombination dieser Technologie und der Unterstützung für eMBB (Ultra-Breitband-Mobilkommunikation), deren Spezifikationen in 3GPP Release 15 genehmigt wurden, ist der erste Schritt zur Verwendung von 5G NR zur Erstellung intelligenter Autos auf der Basis der Qualcomm Snapdragon Automotive Platform.
Wir warten nicht auf die weltweite Bereitstellung von 5G-Netzen, um einen direkten Datenaustausch zwischen Fahrzeugen mithilfe von Mobilfunktechnologie zu starten. Bereits in 3GPP Release 14 wurden V2X-Technologien beschrieben, mit denen Autos in bestimmten Abständen grundlegende Informationen mit anderen Verkehrsteilnehmern und beispielsweise Ampeln austauschen können. Ihre Fähigkeiten wurden in vielen Tests mit unserem C-V2X-Chip Qualcomm 9150 demonstriert. Durch den direkten Datenaustausch mit C-V2X-Technologien kann die Maschine ihre Umgebung auch in Situationen "sehen", in denen andere Objekte nicht in direkter Sichtlinie sind, z. B. auf dem Rollo Kreuzung oder bei schlechtem Wetter. Gleichzeitig ergänzen und erweitern neue Technologien die Funktionen anderer passiver Sensoren wie Radar-, LIDAR- und Kamerasysteme, deren Reichweite und Sicht eingeschränkt sind.
Das 3GPP Release 16-Dokument und die Standardisierung von C-V2X mit Unterstützung für 5G NR werden diese Funktionen auf ein völlig neues Niveau heben und es Fahrzeugen ermöglichen, viel mehr Informationen zu empfangen und zu senden, beispielsweise detailliertere Daten von Sensoren und Informationen über die "Absichten" der Verkehrsteilnehmer, über die Straßeninfrastruktur und über die Bewegungen von Fußgängern. Darüber hinaus wird der Informationsaustausch über die "Absichten" dazu beitragen, die Route des Autos effektiver zu planen, was für die zukünftige Entwicklung unbemannter Fahrzeuge wichtig ist. Der C-V2X wird sich von einer Technologie, die in Release 14 in erster Linie zur Verbesserung der grundlegenden Verkehrssicherheit diente, zu einem Tool für die direkte Interaktion zwischen Verkehrsteilnehmern entwickeln, das zur Erhöhung der Verkehrssicherheit und des Verkehrsbewusstseins sowie zur Reduzierung des Kraftstoff- und Zeitverbrauchs beiträgt. die Straße.
Den C-V2X und den 5G NR voll ausnutzen
5G NR-basierte C-V2X-Lösungen nutzen die innovativen Funktionen der 4G- und 5G-Netze für ihre Arbeit. Die erste Version von 5G-Netzen, die ab diesem Frühjahr eingeführt wird und in 3GPP Release 15 standardisiert wurde, führte einen skalierbaren Kanalfrequenz-Gitterschritt ein, der auch für C-V2X verwendet wird. Ein Beispiel für seine Anwendung ist die Fähigkeit, die Dichte des Referenzsignals in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu ändern. Nach unseren Schätzungen wird sich die spektrale Effizienz bei hohen Geschwindigkeiten in diesem Fall um das 3,5-fache erhöhen. Dies ist äußerst wichtig für neue Szenarien für die Verwendung des C-V2X, beispielsweise für den Austausch großer Datenmengen von Sensoren zwischen Autos und Straßeninfrastrukturelementen.
Die Implementierung von C-V2X mit Unterstützung für 5G NR beinhaltet mehrere wesentliche Verbesserungen auf Funkebene, die nur für 5G NR gelten. In Release 16 wird dem 5G-Standard erstmals eine „seitliche“ Kommunikationsleitung hinzugefügt - ein direkter Datenaustauschkanal für V2X-Systeme. Diese Technologie wird als Grundlage für die Entwicklung zukünftiger Lösungen mit 5G NR in Smartphones und in anderen Bereichen, beispielsweise in der öffentlichen Sicherheit, dienen. Grundlage für die Entwicklung war die Entwicklung von Qualcomm Technologies für LTE Direct, die in 3GPP Release 14 zum Erscheinen von C-V2X-Technologien führte. Mit den in Release 14 beschriebenen Technologien können Fahrzeuge mit Unterstützung für eine ältere Version des C-V2X auch unterwegs Daten austauschen, selbst mit den neuesten Modellen, die C-V2X beider Versionen verwenden (ab Release 14 und Release 16 mit Unterstützung für 5G NR).
Ein neues Paradigma für den Datenaustausch zwischen Fahrzeugen
In dem modernen Paradigma des Datenaustauschs unter Verwendung von Mobilfunknetzen ändern Geräte Signalübertragungsparameter wie ihre Modulation und Codierung in Abhängigkeit von der Signalqualität der Basisstationen. Beim C-V2X wird die Aufgabe durch die Tatsache erschwert, dass es sich um sich ständig bewegende Fahrzeuge handelt und nicht um stationäre Basisstationen. In diesem Fall reicht die Signalqualität allein nicht aus, um zu verstehen, welche Fahrzeuge jeweils zum Datenaustausch geeignet sind. Stellen Sie sich vor, an einer Kreuzung um die Ecke steht ein Auto. Der Signalpegel ist schwach, aber das Auto selbst ist ziemlich nah, das heißt, es ist Teil der Umgebung, die für unser Auto wichtig ist. Daher sollten beide Fahrzeuge in diesem Fall in der Lage sein, vollständige Informationen von den Sensoren zu erhalten, unabhängig davon, ob sie in direkter Sichtbarkeit zueinander stehen.
Und dies bedeutet wiederum, dass wir ein neues Paradigma brauchen, das nicht nur den Signalpegel, sondern auch den Abstand zwischen Objekten berücksichtigt. Aus diesem Grund unterscheidet sich der Ansatz zur Entwicklung von 5G-Netzen von dem Aufbau der Netze früherer Generationen. Insbesondere bei den "niedrigeren" Niveaus von 5G NR (physikalische und MAC-Niveaus) besteht ein Bedarf an Entfernungsschätzung. Beispielsweise leiten Fahrzeuge Bestätigungen, wie beispielsweise automatische Wiederholungsanforderungen vom Typ ACK / NAK, nur dann weiter, wenn sie sich in einer bestimmten Entfernung vom Sender befinden und nur dann, wenn die übertragenen Informationen für dieses Fahrzeug nützlich sind. Dieser Ansatz wird dazu beitragen, das Problem des "versteckten Knotens" in Form des oben beschriebenen Fahrzeugs mit einem schwachen Signalpegel zu bewältigen, der sich um die Ecke befindet. Im Allgemeinen wird dadurch die Zuverlässigkeit der Informationsübertragung für alle Fahrzeuge erhöht und eine große Systemkapazität sichergestellt, da für einige Verkehrsteilnehmer keine Netzwerkressourcen mehr für die Übertragung "nutzloser" Ressourcen aufgewendet werden.
5G NR-basierter C-V2X - mehr als nur Datenübertragungstechnologie
Die Entscheidung, C-V2X-Spezifikationen mit 5G NR-Unterstützung in 3GPP Release 16 aufzunehmen, wird ein wichtiger Schritt bei der Standardisierung moderner Datenübertragungstechnologien sein, die den Anforderungen der Automobilindustrie an neue Fahrzeuge, einschließlich unbemannter Fahrzeuge, entsprechen. Neben Datenübertragungsmethoden führen wir auch Untersuchungen durch und standardisieren übergeordnete Protokolle und Nachrichtenübertragungsmethoden in regionalen Standards wie SAE, ETSI ITS und C-ITS. Diese standardisierten Meldungen ermöglichen es Fahrzeugen verschiedener Hersteller, die neue C-V2X-Technologie voll auszunutzen. Wie der in 3GPP Release 14 beschriebene C-V2X verwenden C-V2X-Lösungen mit 5G NR-Unterstützung hauptsächlich das 5,9-GHz-Band, das Fahrzeugen in vielen Ländern der Welt zugewiesen ist, beispielsweise in den USA, Europa und China. In diesem Fall verwendet die neue Version des C-V2X andere Kanäle in diesem Bereich.