使用软件定义的方法，快速集成V2X应用

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。}

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]

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。

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：

• S.E.A利用NI平台开发了V2X开发、测试、确认和验证产品及解决方案。 其中基于NI软件无线电(SDR)实现的IEEE 802.11p和LTE-V堆栈负责处理所有操作，S.E.A.V2X堆栈则负责支持无线接入车载环境(WAVE)和ITS-G5。此外，S.E.A.测试管理软件可以处理汽车通信信息，如基本安全消息、SAE J2735等。

^{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。

• 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

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。

了解有关V2X原型验证和仿真的更多信息：

• 阅读案例分析：“通过精确模拟全尺寸汽车模拟器所用的卫星信号，畅行至世界每个角落”
• 了解NI信息娱乐和V2X测试生态系统解决方案

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.