Un Enfoque Definido por Software para Integrar Rápidamente Casos de Uso de V2X

A medida que se difumina la línea divisoria entre automotriz y electrónica de consumo, se espera que los fabricantes de automóviles ofrezcan sistemas con una amplia variedad de tecnologías de comunicación, incluyendo la conectividad con 5G. Pero la implementación de 5G depende considerablemente en la definición y el refinamiento estándar, principalmente de 3GPP. Al el momento de redactar este documento, la última versión de 3GPP (Versión 16) define las especificaciones de la fase 2 de 5G, que cubren casos de uso como pelotón, sensores extendidos y conducción automatizada y remota ^[2].

Sin embargo, el agresivo programa de lanzamiento define más casos de uso, lo que ejerce presión sobre las empresas automotrices para que adapten rápidamente y hagan prototipos de sus unidades C-V2X según todos los futuros requisitos y definiciones. Esto generalmente se traduce en una gran inversión; a menudo, los equipos de pruebas no se pueden actualizar y las empresas se ven obligadas a comprar equipos nuevos prácticamente con cada lanzamiento importante. En NI, vemos esto como un desafío de tecnología de pruebas, en lugar de una dura realidad del mercado de conectividad automotriz.

^{Figura 1: La tecnología está cambiando rápidamente.}

Al igual que con los estándares anteriores, como Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM), existe una verdadera carrera hacia la convergencia. Una estandarización global conlleva el enorme potencial de transformar la sociedad. La Figura 2 muestra cómo comenzó GSM: Los colaboradores examinaron las ideas y debatieron hasta que definieron el estándar. Y, una vez configurado, se volvió omnipresente y se diseñó básicamente en miles de millones de dispositivos.

Hoy, C-V2X está en un momento crucial. Debido a que las ideas convergen y se convierten en un estándar en poco tiempo, su oportunidad de tener un impacto en ese estándar está alcanzando su punto máximo. No querrá perderse la ventana para mejorar la diferenciación y competir en el mercado. Sin embargo, usted necesita una ventaja concreta: ¿Cómo puede explorar y probar sus ideas y la viabilidad de su caso de uso?

^{Figura 2: Acercándonos al momento crucial [3]}

La respuesta es clara: A través de la generación de prototipos. A medida que aumenta la complejidad del sistema, usted no puede probar la viabilidad con la simulación; debe utilizar un banco de pruebas o un prototipo. Los bancos de pruebas son comunes en la comunidad inalámbrica; un taller de National Science Foundation (NSF) concluyó: "La experiencia muestra que el mundo real a menudo rompe algunas de las suposiciones hechas en la investigación teórica, por lo que los bancos de pruebas son una herramienta importante para la evaluación en condiciones operativas muy realistas, [el] desarrollo de un banco de pruebas que es capaz de probar ideas radicales en un sistema completo y funcional es crucial". ^[4]

A lo largo de la historia de la generación de prototipos inalámbricos de NI, hemos visto a los investigadores tener éxito al seleccionar soluciones de banco de pruebas definidas por software. Puede utilizar los mismos bloques de construcción en la industria automotriz:

• Enfoque conectado por software de NI — Esta es una manera muy efectiva de explorar tecnologías C-V2X y generar prototipos rápidamente usando software de diseño unificado — desde la simulación hasta la implementación — y hardware estándar. Con el software como elemento central, puede construir los sistemas que necesita para su aplicación y, a medida que estos necesiten cambiar, puede construir sus ideas en software y proteger sus inversiones reutilizando su hardware existente. 
  
  
• Ecosistema de NI — Utilizar un ecosistema es fundamental para acelerar el desarrollo del banco de pruebas. A diferencia de las soluciones cerradas, el ecosistema de NI ofrece una experiencia C-V2X lista para usar, con la capacidad de personalizar y mejorar su banco de pruebas a medida que evolucionan los requisitos. Por ejemplo, los investigadores de vehículos inteligentes WMG de la Universidad de Warwick desarrollaron un entorno de simulador de vehículos conectados aprovechando la tecnología y el ecosistema de NI.

De acuerdo con este elemento de trabajo del 3GPP NR V2X ^[5], y como se mencionó, hay cuatro casos de uso principales de C-V2X: pelotón de vehículos, sensores extendidos, conducción avanzada y conducción remota. Estos requieren una nueva estrategia de comunicación de enlace lateral NR que soporta baja latencia y alta fiabilidad para cumplir con requisitos estrictos. Esta estrategia soportaría la tecnología de acceso de radio múltiple, como LTE-V2X, NR V2X y DSRC, y consideraría frecuencias superiores a 6 GHz. Los experimentos en escenarios de comunicación de vehículos podrían determinar si es posible incorporar los últimos estándares inalámbricos. Las siguientes herramientas y soluciones de V2X ofrecen un ecosistema expansivo:

• S.E.A. ofrece productos y soluciones de desarrollo, pruebas, validación y verificación V2X utilizando la plataforma de NI. Las implementaciones de pila IEEE 802.11py LTE-V basadas en radios definidas por software (SDR) de NI manejan toda la manipulación, y la pila V2X S.E.A. soporta tanto el acceso inalámbrico en un entorno vehicular (WAVE) como ITS-G5. El software de administración de pruebas S.E.A. puede manejar mensajes de comunicación del vehículo, como mensajes de seguridad básicos, SAE J2735 y otros.

^{Figura 3: Este banco de pruebas V2X S.E.A. se basa en una plataforma NI SDR (imagen cortesía de S.E.A.).}

• Con las radios definidas por software de NI, usted puede rápidamente generar prototipos de sistemas de comunicaciones inalámbricas para lograr resultados más rápidos. Los SDRs flexibles y rentables convierten una PC estándar en una herramienta de generación de prototipos inalámbricos de la próxima generación. Combinada con LabVIEW, la solución NI SDR le brinda una integración de hardware y software sin precedentes para acelerar su innovación y ofrece frameworks de aplicación listos para usar y basados en estándares para una innovación más rápida, enfocada y de componentes específicos.

• Para obtener soluciones V2X completamente funcionales, NI se ha asociado con S.E.A. para ahorrarle la molestia y el costo de cambiar el hardware de prueba conforme van cambiando los requisitos para que usted pueda:
  
  
  • Probar rápidamente los escenarios del Día 1 o personalizar sus propios escenarios
  • Realizar pruebas del subsistema V2X de hardware-in-the loop abierto o cerrado
  • Probar más rápido y más a fondo a través del acceso de pruebas a todas las capas
  • Estar preparado para todos los estándares 3GPP actuales y futuros sin costosos cambios de hardware

Es fundamental mantenerse informado sobre los requisitos tecnológicos y ser lo suficientemente flexible para adaptarse a las cambiantes tendencias. NI aligera la carga brindándole la capacidad de refinar sus roadmaps de tecnología y enmarcar la relevancia técnica y la integración de productos. Al usar el enfoque de NI, el ecosistema expansivo y las prácticas recomendadas por investigadores inalámbricos exitosos puede ayudar a los ingenieros automotrices a construir un banco de pruebas V2X y validar rápidamente para mejorar la diferenciación y competir en el mercado.

Aprenda más sobre generación de prototipos y simulación de V2X:

• Lea el caso de estudio, "La emulación precisa de señales de satélite para un simulador de vehículos a gran escala permite conducir en cualquier lugar del mundo"
• Descubra las soluciones de NI del ecosistema de prueba de entretenimiento informativo y V2X.

Referencias
 

^[1] FCC vota para permitir Wi-Fi, C-V2X en 5.9 GHz. Consultado el 29 de enero de 2021. https://www.lightreading.com/4g3gwifi/fcc-votes-to-allow-wi-fi-c-v2x-in-59ghz/d/d-id/765536.

^[2] Versión 16 de 3GPP. Consultado el 29 de enero de 2021. https://www.3gpp.org/release-16.

^[3] Historia de GSM. "¿Quién creó GSM?" Consultado el 18 de febrero de 2019. http://www.gsmhistory.com/who_created-gsm/.

^[4] Taller de NSF sobre futuras redes de comunicación inalámbrica. "Reporte: Taller de NSF sobre la futura investigación en comunicaciones inalámbricas", páginas 29-31. Consultado el 18 de febrero de 2019. https://cpb-us-e1.wpmucdn.com/blogs.rice.edu/dist/2/3274/files/2014/08/nsf-wireless-workshop.pdf.

^[5] Reunión #80 de 3GPP TSG RAN. "Estudio sobre NR V2X". Consultado el 18 de febrero de 2019. http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/TSG_RAN/TSGR_80/Docs/RP-181480.zip.