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一致性评估:成功部署 C-V2X 的安全通道

2019年11月21日 14:58 次阅读

作者:Holger Rosier,Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG

过去几十年以来,安全带、安全气囊和汽车吸能溃缩区的引入为挽救道路上的生命做出了巨大贡献。当今的高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和未来的自动驾驶解决方案将在一定程度上进一步降低高速公路上的事故数量,但如果无法获得道路上所有使用者的全局视野,其影响力仍然有限。

Rohde & Schwarz

即便驾驶员再全神贯注,也无法对直接发生在眼前或隐藏在急转弯道后方的事故做出反应。但我们在道路上的同行者,例如驾驶员、骑车者和行人,可以相互分享视野,让我们能够及时做出相应的反应。这正是车联万物 (V2X) 通信为道路使用者创造的未来愿景。与其他技术一样,V2X 也需要统一的标准来确保所有人以相同的方式实施。但由谁来确保标准得到满足?有没有类似的先前经验可以为我们提供合适的方法?

确保自动化和协同驾驶成为现实,以及不同的汽车制造商及其供应商开发的系统具有互操作性的关键就在于标准。V2X 通信的标准由广泛的文档进行定义,涵盖了从无线接入技术到设施和应用层的所有内容。在全球范围内,智能交通系统 (ITS) 的各种标准都得到了大幅发展。这些标准包括 IEEE 1609 标准系列中所定义的美国的车载环境无线接入 (WAVE) 和欧洲的 ETSI ITS-G5。上述标准都是基于 WLAN 标准的一种扩展,即 IEEE 802.11p 的基础之上。同时,在全球通信层面的标准上运作的第三代合作伙伴计划 (3GPP) 也使得 ITS 能够通过蜂窝网络技术以及利用现有的商业移动网络技术来运行。使用该技术的设备到设备 (D2D) 的通信无需任何移动网络基础设施。该标准的条款最初于 2015 年的 R 12 版本标准中首次引入,并在 2017 年的 3GPP R 14 版本(又称为 LTE V2X)中进一步得到完善,以支持蜂窝网络车联万物 (C-V2X) 的通信需求。事实上,目前中国所实施的车联网 (IoV) 即采用了包括中国汽车工程学会 (SAE-C) 在内的多家机构制定的标准和 C-V2X 标准。

Rohde & Schwarz

从整体上来说,C-V2X 是一项优秀的技术,让行人到机动车的所有道路使用者都可以与交通基础设施共享车辆和高速公路的状态信息,同时还能提供互联网和云服务。由于该技术建立在目前已经广泛部署使用的 4G LTE 蜂窝网络技术之上,并且 3GPP 标准还包含了更高带宽、更低延迟的未来 5G 网络升级线路图,因此已将未来的兼容性纳入其中。此外,必需的无线通信芯片组和用于证明互操作性的测试设备也已经得到普遍使用。

这里还需要说明一下 C-V2X 的一项重要特点。在可预见的未来,许多通信仍将基于 4G LTE。随着网络基础设施的部署,5G 的支持近在咫尺,部分蜂窝网络的车到网络 (C-V2N) 通信可能会过渡到 5G。但其他所有 V2X 功能,如车到行人 (V2P),车到车 (V2V) 和车到基础设施 (V2I),在可预见的未来还需要继续在现有的 4G LTE 标准下进行测试和核准。

C-V2X 诞生的过程也强调了制定此类标准需要大量合作。其中的部分工作得到了政府补贴的支持,用于研究如何以最好的方式应对 ITS 解决方案的挑战。像 3GPP 等组织也奠定了合作的基础,确保在全球都可以正常使用蜂窝网络手机。如今,为了确保与 C-V2X 息息相关的汽车产业和无线技术能够满足各行各业的需求,一家新的组织由此成立。

5G 汽车联盟 (5GAA) 是一家由汽车产业重要厂家和电信产业代表组成的跨行业组织。自成立以来,该联盟已经囊括了全球范围内最重要的产业代表,确保汽车解决方案与电信技术整合的下一个必要阶段能够顺利推进。联盟的工作组会深入研究一系列问题,涉猎诸如业务模式和面市策略等高阶话题,同时也涵盖技术需求和系统架构等专业探讨。工作组还会开展评估并推动大规模试验,确保技术概念有机会在严苛的真实高速公路环境中得到检验。这些举措促成了一系列全面的白皮书和研究,为 C-V2X 的技术基础提供了深入见解。

测试是发布任何产品之前的必要步骤,伴随在产品从研发实验室一直到生产后终端测试的过程中。显而易见,测试的一个要点在于确保设备在标准规定的范围内运行。对于电信设备而言,包括射频层次,以及设备支持的各种协议测试。作为移动和无线通信行业中首屈一指的供应商,罗德与施瓦茨的测试解决方案对该领域提供的支持处于业内领先地位。多年以来,罗德与施瓦茨的软件及其快速、便捷化的配置硬件测试设备,以便测试各种类型终端设备的强大功能,已成为罗德与施瓦茨的独特优势。

Rohde & Schwarz

毋庸置疑,单个 C-V2X 解决方案与测试设备所定义的参考系统间的交互是需要开展的必要基准测试。但仍然存在互操作性问题。3GPP 制定的无线通信标准在全球范围内的成功部分归因于其所制定的统一测试流程。

事实上经过多年发展,全球认证论坛 (GCF) 已经成为标准一致性的裁定机构。第一阶段需要对手持设备和调制解调器进行相关的射频和协议标准一致性的独立测试。第二阶段包括在运营商验收测试中对手持设备的评估部分。该测试包括开展性能基准测试并验证各种网络功能是否可按预期运行。随着汽车基本上都具备了连接功能,并希望在全球不同国家和地区的其他移动节点间实现无缝运行,对 C-V2X 组件和电子控制单元 (ECU) 进行此类测试的规程也应当纳入考量。

5GAA 正致力于促进 C-V2X 一致性评估的统一测试计划。对于电信行业而言,一致性评估可以分为特定通信协议层的一致性测试和应用于终端设备的互操作性测试。此类方法包括统一的测试步骤、一整套最低要求以及选择合适的测试合作伙伴。无线接入层必须要求符合全球 3GPP 标准,而上层应用相关层可根据地区标准进行测试,在地区划分方面,最有可能的方案会是欧盟、美国和中国。

在显著改善行人安全和解决交通问题方面,C-V2X 具备无限潜力。罗德与施瓦茨加入了众多标准化组织、理事会、小组和咨询委员会,旨在为各项必要技术贡献自身的见解与支持,致力于实现道路和高速公路零事故的美好愿景。在 ITS 和 C-V2X 从理想转变为现实的历程中,我们还将继续利用我们独特的洞察、知识和经验,为全球汽车和电信产业领域搭建合作的桥梁,从而为所有道路使用者造福。

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