Tecnologías C-V2X y DSRC para el vehículo conectado en redes de nueva generación

Abstract

La siniestralidad vial y la contaminación ambiental son un problema de salud pública a nivel mundial. Se pierden alrededor de 1.35 millones de vidas al año en todo el mundo como consecuencia de los accidentes de tráfico y cerca de 4.5 millones debido a la contaminación. La conectividad y la seguridad son dos conceptos estrechamente ligados al vehículo conectado y a la conducción autónoma con un gran potencial para mejorar la seguridad vial y la eficiencia, reduciendo la siniestralidad en carreteras y la contaminación atmosférica, gracias a la información compartida entre vehículos e infraestructura. Las tecnologías de vanguardia que permiten las comunicaciones entre vehículos son DSRC (802.11p) y C-V2X (LTE-V2X). Además, se está trabajando en la tecnología 5G NR-V2X para abordar nuevos escenarios y mejorar el rendimiento de las comunicaciones, así como en el IEEE 802.11 NGV para mejorar las prestaciones con el IEEE 802.11bd. Estas tecnologías ofrecen experiencias de conducción más seguras al permitir que el vehículo se comunique con cualquier elemento (coches, peatones, señales, semáforos...) dentro de un ecosistema conectado que permitirá a los conductores anticiparse a los riesgos. En el presente proyecto se ha realizado un estudio de las distintas tecnologías para el vehículo conectado, desde el estado del arte de cada una de ellas, la estandarización necesaria hasta la influencia geográfica de cada una y sus casos de uso. También se describen los sistemas de transporte inteligente (ITS) así como los mensajes de seguridad que aplican para cada región (BSM y CAM). Adicionalmente, se describen brevemente las mejoras en prestaciones que presentaría una red 5G para este tipo de comunicaciones. Finalmente se presenta una parte experimental relacionada con las diferentes plataformas de V2X, características de cada una de ellas, parámetros de RF, un análisis de los mensajes de seguridad BSM y unas conclusiones con justificaciones tanto a nivel tecnológico como comercial de la tecnología escogida.

Road accidents and environmental pollution are a worldwide public health problem. Around 1.35 million lives are lost every year worldwide as a result of traffic accidents and about 4.5 million due to pollution. Connectivity and safety are two concepts closely linked to the connected vehicle and autonomous driving with great potential to improve road safety and efficiency, reducing road accidents and air pollution, thanks to the information shared between vehicles and infrastructure. The state-of-the-art technologies that enable communication between vehicles are DSRC (802.11p) and C-V2X (LTE-V2X). In addition, work is being done on 5G NR-V2X technology to address new scenarios and improve communications performance, as well as on IEEE 802.11 NGV to improve performance with IEEE 802.11bd. These technologies offer safer driving experiences by allowing the vehicle to communicate with any element (cars, pedestrians, signs, traffic lights ...) within a connected ecosystem that will allow drivers to anticipate risks. In the present project, a study has been made of the different technologies for the connected vehicle, from the state of the art of each one of them, the necessary standardization to the geographical influence of each one and its use cases. Intelligent Transport Systems (ITS) are also described, as well as the security messages that apply for each region (BSM and CAM). Additionally, the performance improvements that a 5G network would present for this type of communications are briefly described. Finally, an experimental part related to the different V2X platforms, characteristics of each of them, RF parameters, an analysis of the BSM security messages and conclusions with justifications at both technological and commercial level of the chosen technology are presented.

La sinistralitat viària i la contaminació ambiental són un problema de salut pública a nivell mundial. Es perden al voltant d'1.35 milions de vides a l'any a tot el món a conseqüència dels accidents de trànsit i prop de 4.5 milions a causa de la contaminació. La connectivitat i la seguretat són dos conceptes estretament lligats al vehicle connectat i a la conducció autònoma amb un gran potencial per a millorar la seguretat viària i l'eficiència, reduint la sinistralitat en carreteres i la contaminació atmosfèrica, gràcies a la informació compartida entre vehicles i infraestructura. Les tecnologies d'avantguarda que permeten les comunicacions entre vehicles són DSRC (802.11p) i C-V2X (LTE-V2X). A més, s'està treballant en la tecnologia 5G NR-V2X per a abordar nous escenaris i millorar el rendiment de les comunicacions, així com en el IEEE 802.11 NGV per a millorar les prestacions amb el IEEE 802.11bd. Aquestes tecnologies ofereixen experiències de conducció més segures en permetre que el vehicle es comuniqui amb qualsevol element (cotxes, vianants, senyals, semàfors...) dins d'un ecosistema connectat que permetrà als conductors anticipar-se als riscos. En el present projecte s'ha realitzat un estudi de les diferents tecnologies per al vehicle connectat, des de l'estat de l'art de cadascuna d'elles, l'estandardització necessària fins a la influència geogràfica de cadascuna i els seus casos d'ús. També es descriuen els sistemes de transport intel·ligent (ITS) així com els missatges de seguretat que apliquen per a cada regió (BSM i CAM). Addicionalment, es descriuen breument les millores en prestacions que presentaria una xarxa 5G per a aquesta mena de comunicacions. Finalment es presenta una part experimental relacionada amb les diferents plataformes de V2X, característiques de cadascuna d'elles, paràmetres de RF, una anàlisi dels missatges de seguretat BSM i unes conclusions amb justificacions tant a nivell tecnològic com comercial de la tecnologia triada.