使用​软件​定义​的​方法,​快速​集成​V2X​应用

概览

虽然​专用​短​程​通信​(DSRC)​技术​目前​在​汽车​市场​占据​主导​地位,​但是​根据​过去​几年​的​发展,​我们​很​清楚,​没有​大规模​的​5G​蜂​窝​连接,​全​自动​驾驶​汽车​就​不可能​实现。​最近​发生​的​一些​事件,​包括​FCC​将​一部分​5.9 GHz​频​段​专门​分配​给​蜂​窝​车​联​网​(C-​V2X),​无疑​将​加速​C-​V2X​的​发展 [1]。​但是​由于​标准、​应用​和​业务​模型​仍在​定义​过程​中,​这种​加速​同时​也​带来​了​不可​预测​性。​为了​保持​竞争​力,​汽车​OEM​和​供应​商​需要​能够​快速​完善​其​技术​路线图,​确定​技术​相关​性,​并​整合​产品​和​功能。​此外,​仿真​固然​重要,​但​对​新​想法​进行​原型​验证​也是​证明​新​技术​可行性​的​关键​一步。

内容

当前​尚未​成熟​的​V2X​技术

随着​汽车​行业​和​消费​电子​行业​之间​的​界线​变得​越来越​模糊,​人们​希望​汽车​制造​商​能够​提供​支持​多种​通信​技术​的​系统,​包括​5G​连接。​但是​5G​的​部署​主要​取决​于​3GPP​对​该​标准​的​定义​和​不断​完善。​在​撰写​本文​之​时,​3GPP​的​最新​版本​(Release16)​定义​了​5G​第二​阶段​的​规范,​该​规范​涵​盖了​车辆​编队​(Platooning)、​外延​传感器​以及​自动​驾驶​和​远程​驾驶​等​应用​场景[2]

但是,​紧迫​的​规范​发布​时间​表​及其​中​涵​盖​的​越​多来​多​的​应用​场景,​给​汽车​公司​带来​了​巨大​压力,​他们​必须​根据​所有​即将​到来​的​需求​和​定义​快速​调整​其​C-​V2X​系统​并​开发​其​原型。​这​通常​意味​着​大量​的​投资;​而且,​测试​设备​往往是​不可​升级,​几乎​随着​每一​次​规范​的​重大​更新,​企业​都​被迫​要​购买​新的​设备。在​NI,​我们​认为​这​是​一项​测试​技术​挑战,​而不是​汽车​连接​市场​的​一个​严峻​现状。

图​1.技术​的​发展​日新月异。

测试​平台​如何​影响​标准

正如​全球​移动​通信​系统​(GSM)​等​之前​的​标准​一样,​融合​标准​的​过程​中​存在​着​激烈​的​竞争。​每一​次​的​全球​标准​化​都很​有​可能​引发​社会​变革。​图​2​显示​了​GSM​是​如何​制定​的:​标准​制定​者​先​审议​各种​想法,​然后​对​标准​进行​定义。​标准​一旦​确定,​就​会​得到​普遍​应用,​纳入​到​数​十亿​种​设备​的​设计​中。

现在,​C-​V2X​正​处​在​关键时刻。​由于​大量​的​观点​在​短时间​内​汇集​并​融入​到​一个​标准​中,​现在​也是​您​最有​机会​影响​该​标准​的​时刻。​没有​人​想​错过​这​一​提高​差异​化​优势​和​增强​市场​核心​竞争​力​的​难得​机会。​但是,​您​需要​具备​一个​确定​的​优势,​也就是​您​如何​探索​和​证明​想法​和​应用​场景​的​可行性?

图​2.C-​V2X​正​处​在​关键时刻[3]

答案​显而易见:​通过​原型​验证。​随着​系统​变得​日益​复杂,​仅​通过​仿真​并​无法​证明​想法​的​可行性,​因此​必须​使用​测试​平台​或​原型​来​加以​验证。​测试​平台​在​无线​应用​中​很​常见;​美国​国家​科学​基金​会​(NSF)​研讨​会​得出​的​结论是:“经验​表明,​实际​情况​通常​会​与​理论​研究​的​一些​假设​相​悖,​因此​测试​平台​是在​真实​工作​条件下​进行​评估​的​重要​工具.....​测试​平台​能够​在​正常​工作​的​完整​系统​中​对​创新​想法​进行​测试​这​一​能力​至​关​重要。” [4]

NI​如何​提供​助力

根据​NI​在​无线​原型​验证​方面​的​历史​经验,​我们​看到​有​一些​研究​人员​借助​软件​定义​的​测试​平台​解决​方案,​获得​了​成功。​而且​相同​的​构​建​模​块​也​同样​可​用于​汽车​行业:

  • NI​软件​互​联​的​方法​—​探索​C-​V2X​技术​并​快速​构​建​原型​的​有效​方法​是​从​仿真​到​最终​实现​均​采用​统一​的​设计​软件,​同时​充分利用​商用​现成​的​硬件。​将​软件​作为​核心​元素,​您​就​可以​构​建​完全​满足​应用​需求​的​系统,​而且​当​需求​变化​时,​您​只需​在​软件​中​重​构​您​的​想法,​硬件​则​可​重复​利用,​从而​最大​化​投资​回报。 

  • NI​生态​系统​——​强大​的​生态​系统​是​加快​测试​平台​开发​的​关键。​与​封闭​的​一站​式​解决​方案​不同,​NI​生态​系统​提供​了​一个​现成​的​C-​V2X​体验,​可​帮助​您​快速​开始​开发,​而且​还能够​让​您​随着​需求​的​变化​定制​和​增强​测试​平台​的​功能。​例如,华​威​大学​WMG​智能​汽车​研究​人员​利用​NI​的​技术​和​生态​系统,​开发​了​一个​互​联​的​汽车​模拟​器​环境。

V2X​工具​和​解决​方案

根据此​3GPP NR V2X​工作项[5]以及​上面​所述,​5G​最新​标准​包含​四​个​主要​C-​V2X​应用​场景:​车辆​编队​(Platooning)、​外延​传感器、​高级​驾驶​和​远程​驾驶。​这些​应用​场景​需要​具备​低​延迟​和​高​可靠性​的​全新​NR​侧​链​路​通信​策略,​才能​满足​严格​的​要求。​而且​该​策略​还​应​支持​LTE-​V2X、​NR V2X​和​DSRC​等​多种​无线​接​入​技术​共存,​并​将​6 GHz​以上​的​频率​列入​考虑​范围。​我们​可以​通过​汽车​通信​场景​实验,​确定​当前​系统​是否​能够​集成​最新​的​无线​标准。​以下​基于​平台​的​V2X​工具​和​解决​方案​就​拥有​一个​强大​的​生态​系统:


图​3.此​S.E.A. V2X​测试​平台​基于​NI SDR​平台​开发​而​成​(图片由S.E.A.提供)。

  • 借助​NI​软件​无线​电,​工程​师​可以​快速​对​无线​通信​系统​进行​原型​验证,​从而​更​快速​获得​结果。​SDR​不仅​灵活,​而且​经济​实惠,​可​将​标准​PC​改造​成​下一代​无线​原型​验证​工具。​NI SDR​解决​方案与LabVIEW相​结合,​提供​了​前所未有​的​软​硬件​集成​来​加快​创新,​同时​还​提供​了​基于​各种​标准​的​现成​应用​框架,​从而​让​用户​能够​针对​特定​组​件,​更​快速​地​进行​创新。
 
图​4.NI SDR​平台​不仅​便于​携带,​而且​提供​高性能。
 
  • 此外,​NI​也​已​与​SEA​建立​合作,​提供​完整​的​V2X​解决​方案,​让​您​避免​了​需求​变化​时​需要​更改​测试​硬件​的​麻烦​和​成本,​使​您​可以:

    • 快速​开始​Day 1​应用​场景​测试​或​定制​您​的​场景
    • 执行​开放​式​或​封闭​式​硬件​在​环​V2X​子​系统​测试
    • 通过​全​层​测试​访问,​更​快速、​更​彻底​地​进行​测试
    • 为​所有​当前​和​未来​的​3GPP​标准​做好​准备,​无​需​进行​昂贵​的​硬件​变更

结论​

企业​必须​随时​掌握​技术​需求​的​变化​并​保持​足够​的​灵活​性,​以​适应​不断​变化​的​趋势。​在​这个​过程​中,​NI​可​帮助​您​完善​技术​路线图,​建立​技术​相关​性,​让​您​具备​产品​集成​能力,​从而​减轻​您​的​压力​和​负担。​利用​NI​平台​化​方法​和​强大​的​生态​系统,​同时​借鉴​无线​研究​人员​的​成功​经验,​汽车​工程​师​将​可​高效​构​建​V2X​测试​平台​并​快速​进行​验证,​从而​增强​差异​化​优势,​提高​市场​竞争​力。

更多​资源

了解​有关​V2X​原型​验证​和​仿真​的​更多​信息:

 

参考文献
 

[1] FCC votes to allow Wi-​Fi, C-​V2X in 5.9GHz.​浏览​日期​2021​年​1​月​29​日. https://​www.lightreading.com/​4g3gwifi/​fcc-​votes-​to-​allow-​wi-​fi-​c-​v2x-​in-59ghz/​d/​d-​id/​765536.

[2] 3GPP Release 16.​浏览​日期​2021​年​1​月​29​日. https://​www.​3gpp.org/​release-16.

[3] History of GSM.“Who Created GSM?” 浏览​日期​2019​年​2​月​18​日. http://​www.gsmhistory.com/​who_created-​gsm/

[4] NSF Workshop on Future Wireless Communication Networks.“Report:NSF Workshop on Future Wireless Communication Research,” page 29-31.​浏览​日期​2019​年​2​月​18​日. https://​cpb-​us-​e1.wpmucdn.com/​blogs.rice.edu/​dist/​2/3274/​files/​2014/08/​nsf-​wireless-​workshop.pdf.

[5] 3GPP TSG RAN Meeting #80.“Study on NR V2X.” 浏览​日期​2019​年​2​月​18​日. http://​www.​3gpp.org/​ftp/​tsg_ran/​TSG_RAN/​TSGR_80/​Docs/​RP-181480.zip.