Comunicazione wireless V2X per l’industria automobilistica

11/11/2019

Nuovi standard per aumentare l’affidabilità e ridurre la latenza

Claudio Benedetti

Da diversi anni l’industria automobilistica ha investito ingenti risorse nello sviluppo di tecnologie per la guida autonoma, un settore in costante crescita e destinato a rimpiazzare sicuramente quello attuale. La scelta di implementare la guida autonoma richiede tecnologie all’avanguardia in grado di ottenere informazioni ambientali e dati di interfacciamento con gli elementi cui il veicolo viene in contatto – il tutto istantaneamente.

Per soddisfare i requisiti di affidabilità e velocità sono state adottati nuovi standard di comunicazione wireless a bassa latenza che possono essere impiegati per l’interfacciamento tra veicolo e infrastruttura (V2I), tra veicolo e veicolo (V2V) e tra veicolo e pedone (V2P); lo standard che comprende tutti e tre i tipi di interfaccia, è il V2X.

I due principali sistemi di comunicazione utilizzati in ambiente veicolare sono C-V2X: PC5 e 802.11p.

Il sistema 802.11p è certamente quello più affermato.

Si tratta di una variante del sistema a 2.4GHz impiegato negli apparecchi Wi-Fi, con la sola differenza che questo standard opera in una banda ISM senza licenza a 5.9GHz – frequenza autorizzate per DSRC (Digital Short Range Communication) sia in Europa che negli Stati Uniti.

Il sistema 802.11p viene utilizzato per ricevere dati sia dai veicoli circostanti, sia dalle unità stradali come semafori, autovelox e cartelli elettronici; poiché il sistema si ritrova a operare in ambiente altamente dinamico, trasmettitore e ricevitore devono entrambi supportare le comunicazioni a bassa latenza. I dati ottenuti dai dispositivi vengono elaborati e proposti a seconda della priorità: le informazioni generali (ad esempio riguardo al traffico o alla qualità del manto stradale) sono trasmesse via broadcasting periodico, mentre le informazioni di emergenza e pericolo sfruttano un broadcasting prioritario con latenza inferiore ai 50ms e refresh ogni decimo di secondo.

A quest’ultimo tipo di messaggi V2X viene attribuita una “pertinenza locale”, ovvero interessano prevalentemente i veicoli che li intercettano nell’immediata vicinanza e non quelli distanti; per fare un esempio, un messaggio di avviso pre-collisione è pertinente per i veicoli circostanti ma non per quelli che procedono a grande distanza.

Appurata l’imprescindibilità di una latenza virtualmente inesistente per questi sistemi di comunicazione, è considerabile giustificato l’approccio degli enti nel 3GPP per lo sviluppo di una tecnologia affidabile e veloce. Il 5G, l’attuale rivoluzione della connettività cellulare, è stato sviluppato tenendo in considerazione questi requisiti: con velocità di trasferimento superiori ai 10 gigabyte per secondo, questa tecnologia è totalmente adatta al settore automotive.

I costi per l’installazione delle infrastrutture dedicate sono sicuramente alti ma garantiranno l’affermarsi delle tecnologie V2X per la comunicazione tra veicoli e pedoni, sebbene i sistemi V2V e V2P possano operare anche senza infrastruttura, sfruttando la banda 5,9GHz. I produttori di microprocessori e antenne speciali per la banda 5,9GHz lavorano costantemente alla ingegnerizzazione di dispositivi DSRC sempre migliori, i quali dopo dieci anni sono giunti al loro terzo stadio di sviluppo.

Sul piano della sincronizzazione, fondamentale nei sistemi DSRC, la tecnologia di comunicazione C-V2X: P5 sfrutta la sincronizzazione sincrona (diversamente da quella asincrona di 802.11p) che abilita sia TDM (Time Division Multiplexing) sia FDM. Inoltre, rispetto alla tecnica di trasmissione OFDM del sistema 802.11p, il sistema C-V2X: P5 ha forma d’onda SC-FDMA consentendo una maggiore potenza di trasmissione con lo stesso amplificatore di potenza; la risorsa viene selezionata intelligentemente secondo lo standard “migliore in assoluto”, laddove il sistema 802.11p seleziona qualunque risorsa che sia vicina e abbastanza buona.

I sistemi di comunicazione V2X sono il futuro della sicurezza stradale – e sono già disponibili, già attivi, già efficienti e affidabili. Migliorabili, certamente: il settore è future-proof e in costante evoluzione.
In conclusione, con il progressivo sviluppo del settore automobilistico a guida autonoma, sempre più macchine integreranno i sistemi di comunicazione V2X, generando la necessità di infrastrutture dedicate e, come risposta, una relativa diminuzione dei costi. I produttori di infrastrutture stradali hanno avuto modo di saggiare la stabilità del settore, che si dimostra essere terreno fertile per lo sviluppo di nuove tecnologie all’avanguardia – tutto con un principale fondamentale obiettivo in mente: spingere la sicurezza a nuovi livelli.

Autore

DocWilson

“I love creating original design solutions to help my clients to improve the look of their projects. I normally mix the Italian design approach together with the Bauhaus movement and with my own minimalist style. I am a hard worker with a great attention to detail. I take care of every single step from the beginning of the idea to the end of project.”

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