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符合性評估:成功推出C-V2X之安全路徑
 

【作者: Holger Rosier】   2019年11月20日 星期三

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在過去幾十年中,安全帶、安全氣囊和車體緩衝區域(vehicle crumple zones)之引入為在道路上挽救生命做出了巨大貢獻。當下,先進駕駛輔助系統(ADAS)和未來自動駕駛解決方案會在某種程度上進一步減少高速公路上的交通事故數量,但在無法獲得所有道路使用者普遍資料之前,其影響依然有限。


即便是最專注的駕駛員也無法對直接在前面突然發生或在彎道後面被遮擋的事件做出及時回應。但是,整體來說,我們在路上的同伴、駕駛員、自行車手和行人可以彼此分享這些訊息,從而能夠及時做出相應的動作,這是車聯網(V2X)通訊為未來道路使用者提供的願景。如同所有技術一樣,V2X需要標準化以確保每個人都以相同方式進行實施。但是,誰能夠確保這些都達到標準?是否曾有一些歷史相似之處可以為我們提供適當借鑒?



圖一 :  C-V2X技術能夠使所有道路使用方(從行人到機動車)透過交通基礎設施共用有關車輛和高速公路狀況的資訊。
圖一 : C-V2X技術能夠使所有道路使用方(從行人到機動車)透過交通基礎設施共用有關車輛和高速公路狀況的資訊。

標準能夠使自動駕駛和協作駕駛成為現實,並可確保不同汽車製造商及其供應商開發的系統可交互運作,這些都極其關鍵。在範圍廣泛的文檔中定義了用於V2X通訊的規格,其中涵蓋從無線電接入技術到設施和應用層面等所有內容。


在世界範圍內,已經開發了各種智慧運輸系統(ITS)標準,這些包括IEEE 1609系列標準中定義的美國車內無線瀏覽(WAVE)和歐洲的ETSI ITS-G5,兩者都基於WLAN標準的擴展IEEE 802.11p。第三世代合作夥伴計畫(3GPP)同時也在展開全球通訊層面標準工作,該標準能夠使ITS利用現有蜂巢網路的商業行動網路技術,透過此技術進行的裝置到裝置(D2D)通訊不需要任何行動網路基礎設施。


最初於2015年發佈的標準版本12(Release 12)已經進一步完善,以支援採用蜂巢網路車聯網(C-V2X)通訊之需求,並在2017年推出3GPP第14版(3GPP Release 14),稱為LTE V2X。實際上,目前在中國大陸實施的車載互聯網(IoV)採用了包括中國汽車工程學會(SAE-C)和C-V2X在內等多家機構制定的標準。



圖二 : C-V2X通訊技術
圖二 : C-V2X通訊技術

從整體上看,C-V2X是一項出色技術,能夠使所有道路使用方(從行人到機動車)透過交通基礎設施共用有關車輛和高速公路狀況的資訊,同時提供對Internet和雲服務瀏覽。由於C-V2X是基於當下已經使用的無處不在4G LTE蜂巢技術而構建,而且3GPP標準已經含括了未來5G網路更高頻寬和更小延遲的路線圖,所以已經內建了面向未來的相容性。此外,無線通訊必需的晶片組和用於驗證可交互運作性的測試裝置都已經廣泛使用。


在此,需要對C-V2X進行重要區分。在可預見將來,很多通訊將基於4G LTE。5G技術已經近在咫尺,隨著網路基礎設施搭建,某些蜂巢式車輛到網路(C-V2N)通訊可能會過渡到5G。但是,所有其他V2X功能(例如,車輛到行人(V2P)、車輛到車輛(V2V)和車輛到基礎設施(V2I)等)在可預見未來都將繼續針對現有4G LTE標準進行測試和批准。


還需強調的是,在創建C-V2X過程中開發此類標準需要大量協作,一些工作得到了政府資助支援,用於研究如何最好地應對ITS解決方案挑戰。諸如3GPP之類的組織也源於協作,以確保蜂巢手機可以在全球範圍內運作。而在當下,為保證C-V2X所仰仗的汽車行業和無線電技術能夠滿足每個人的需求,已經成立了一個新組織。


5G汽車協會(5GAA)是一個主要包括汽車業者和電信行業的跨行業機構,自成立以來,它已建立由關鍵行業代表構成的全球性機構,這些代表和機構能夠確保下一步汽車解決方案與電信技術整合可以順利進行。這些工作小組研究了廣泛問題,包括從諸如商業模型和上市策略,再到技術要求和系統架構之類的高階主題。他們還進行評估並促成大規模試驗,以確保技術概念有機會在高速公路的嚴酷現實中得到測試,這些導致產生了一系列全面的白皮書和研究報告,能夠提供對C-V2X底層技術的深層次瞭解。


測試是任何產品發佈前的基本要素,並伴隨產品從研發實驗室一直到生產後的最終測試。顯然,測試的一項內容是確保裝置在標準定義的允許範圍內運作。對於電信裝置,這包括RF層面以及該裝置對其相關的各種協定支援。


行動和無線通訊領域供應商羅德史瓦茲(Rohde&Schwarz)籍由其測試解決方案,在這一領域完全有能力提供各種支援。多年以來,軟體及其輕鬆、快速地配置硬體測試裝置的能力,可以測試範圍廣泛終端裝置,已成為關鍵的差異化因素。


毫無疑問,單個C-V2X解決方案與測試裝置所定義參考系統的交互作用是必須進行的基準測試,但是,仍然存在可交互運作性問題。由3GPP開發的無線電信標準在全球範圍內的成功可以部分歸因於所發生的統一測試過程。



圖三 :  單個C-V2X解決方案與測試裝置所定義參考系統的交互作用是必須進行的基準測試,但是,仍然存在可交互運作性問題。
圖三 : 單個C-V2X解決方案與測試裝置所定義參考系統的交互作用是必須進行的基準測試,但是,仍然存在可交互運作性問題。

多年來,全球認證論壇(GCF)已成為是否符合標準的事實仲裁者。第一階段需要獨立測試手機和調變解調器是否符合相關射頻和協定標準。第二階段涉及手機評估,作為運營商運接受測試的一部分,這包括進行性能基準測試和證明各種網路功能是否均按預期運作。隨著汽車基本實現連網,並有望與其他跨越國家和國際邊界的行動節點無縫連接,必須肯定要考量針對C-V2X元件和電子控制單元(ECU)的這些測試項目。



圖四 : 隨著汽車基本實現連網,並有望與其他跨越國家和國際邊界的行動節點無縫連接,必須肯定要考量針對C-V2X元件和ECU的這些測試項目。
圖四 : 隨著汽車基本實現連網,並有望與其他跨越國家和國際邊界的行動節點無縫連接,必須肯定要考量針對C-V2X元件和ECU的這些測試項目。

5GAA正在就C-V2X符合性評估努力促進這樣的統一測試程式。對於電信行業,可以分為針對特定通訊協定層的一致性測試和用於終端裝置的可交互運作性測試,這種方法包括統一的測試程式、一組最低要求以及選擇合適的測試合作夥伴。無線電接入層必然需要符合全球3GPP標準,而與上層應用相關的層面將根據區域標準進行測試,最有可能分為歐盟、美國和中國大陸。


C-V2X能夠顯著提高行人和運輸解決方案之安全性。羅德史瓦茲廣泛參與對於技術發展極其重要的標準組織、董事會、小組和諮詢委員會,這體現了我們為實現道路安全和高速公路零事故未來願景之努力。隨著ITS和C-V2X從概念變為現實,我們將繼續利用我們獨特的見解、知識和經驗,將汽車和電信行業兩個世界整合在一起,使所有道路使用者都能夠從中受益。


(本文作者Holger Rosier為羅德史瓦茲公司技術經理)


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