Para realizar funciones de forma independiente, los autos autónomos de Nivel 5 deberán comunicarse con otros autos e infraestructura autónomos.
Además, deberán hacerlo mientras procesan de forma segura grandes cantidades de datos, en tiempo real y con baja latencia. Para lograr esto, los fabricantes, en consulta con los reguladores, están explorando varias tecnologías prometedoras:
- Comunicaciones dedicadas de corto alcance (DSRC)
- Vehículo celular a todo (C-V2X)
- Conectividad satelital
Pero, ¿qué tecnología ofrecerá la mejor solución, más rentable, de baja latencia y escalable para el futuro? ¿Y es incluso posible que una sola tecnología satisfaga todas las demandas de conectividad del automóvil autónomo?
Considerando que la tecnología tiene que soportar todos los niveles de conducción SAE de – 0 a 5; completamente manual a totalmente automatizado: si bien se tienen en cuenta las necesidades específicas de las diferentes regiones, partes interesadas, usuarios y modelos comerciales relacionados, es posible que no se pueda lograr una solución única.
Además, para alcanzar su máximo potencial, la interoperabilidad con todos los sistemas y clases de vehículos compatibles a través de marcas y fronteras es un requisito previo. Esto se extiende a los sistemas de infraestructura vial, que deben ofrecer una calidad de servicio sin interrupciones para toda la flota conectada.
Para lograr el nivel deseado de funcionalidad, el sistema debe admitir la siguiente comunicación:
- Vehículo a vehículo (V2V) Un sistema de mensajería de corto alcance, que admite sistemas de seguridad en tiempo real que ayudan a los vehículos a evitar colisiones
- Vehículo a infraestructura (V2I) Los automóviles usan la comunicación V2I para conectarse con la infraestructura, como las señales de tráfico y las señales de tránsito, lo que puede reducir la congestión
- Vehículo a peatón (V2P) Mediante la comunicación V2P, los vehículos pueden alertar a los peatones de posibles accidentes utilizando aplicaciones móviles en teléfonos inteligentes o relojes inteligentes.
- Vehículo a la nube (V2C) Para comunicarse con la nube, los automóviles utilizan la comunicación V2C para acceder a los servicios en el vehículo para el infotainment o actualizaciones de software Over The Air (OTA), entre otros.
Al seleccionar la solución más adecuada, los fabricantes y los reguladores deben sopesar las diversas tecnologías a la luz del rendimiento funcional, la flexibilidad, el costo, la confiabilidad y la escalabilidad.
La batalla por la supremacía de la tecnología V2X continúa: DSRC versus C-V2X en el automóvil conectado
Dado que DSRC ya alimenta varios sistemas de carretera, como el cobro de peajes, esta fue inicialmente la tecnología elegida. Sin embargo, con el lanzamiento de 5G, C-V2X está ganando apoyo en la industria, particularmente para funciones de autoconducción que requieren altas velocidades de datos con baja latencia.
Con el surgimiento de esta alternativa, la industria ahora debe considerar ambas opciones antes de decidir cuál respaldar.
Ambos estándares operarían en 75MHz de ancho de banda: de 5.850GHz a 5.925GHz en los EE. UU., Y de 5.855GHz a 5.925GHz en Europa.
DSRC es una variante del estándar IEEE 802.11a que fue el primer estándar WiFi en usar multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) y la banda de 5GHz. La versión DSRC se llama 802.11p, y opera en uno de los siete canales de 10MHz en el espectro asignado.
C-V2X, por otro lado, se convirtió en un serio contendiente con 3GPP versión 14. No solo presenta una comunicación celular V2N mejorada, la versión 14 también incluye estándares sobre vehículo directo a vehículo (V2V) y vehículo a infraestructura ( V2I) comunicación por primera vez.
Además, el C-V2X que se ejecuta en 5G puede alcanzar una velocidad de datos de 10 gigabits por segundo (Gbps), en comparación con los 3 a 27 megabits por segundo (Mbps) de DSRC y los 100 Mbps teóricos de 4G.
5G también tiene una latencia que es 100 veces más rápida que 4G, y facilita la conectividad en la nube, un habilitador clave de V2V, mientras usa la red celular para V2I en lugar de unidades en carretera (RSU).
C-V2X no se ha probado y examinado tan exhaustivamente como DSRC, se están intensificando las pruebas a medida que se despliega la red 5G.
El estado cambiante de las preferencias de conectividad para los automóviles conectados
Aunque muchos en la industria del motor inicialmente se mostraron reacios a unirse a los operadores de telefonía celular y a las compañías de chips, como Qualcomm, en el cabildeo para C-V2X, esto está cambiando rápidamente. Por ejemplo, en abril de 2019, Toyota anunció que suspendería los planes para instalar la tecnología DSRC en los vehículos estadounidenses. La compañía dijo que la decisión se basó en «una variedad de factores, incluida la necesidad de un mayor compromiso de la industria automotriz, así como el apoyo del gobierno federal para preservar la banda de espectro de 5.9GHz para DSRC».
En un intento por ver a 5G tomando su lugar en el ecosistema de vehículos autónomos conectados, un grupo de fabricantes ha formado una organización de defensa, la Asociación Automotriz 5G (5GAA) para promover la agenda C-V2X. Con más de 75 miembros corporativos, ocho o más fabricantes de automóviles y grandes empresas de tecnología como Intel y Qualcomm, este es claramente un organismo influyente.
Sin embargo, para contrarrestar el ataque de C-V2X, el IEEE ha formado un grupo de estudio para actualizar el estándar 802.11p y mejorar sus capacidades en aplicaciones V2X. El objetivo es hacerlo más rápido, proporcionar una latencia más baja y darle un futuro viable.
Sin embargo, esto puede ser demasiado poco tarde, ya que DSRC recibió otro golpe con el anuncio de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC), en noviembre de 2019, de que tiene la intención de desviar parte del ancho de banda de comunicación de vehículo a vehículo para WiFi.
Justificando la medida, el presidente de la FCC, Ajit Pai, dijo sobre DSRC: “No está ampliamente implementado. Y mientras tanto, ha surgido una ola de nuevas tecnologías de comunicación de transporte. Como resultado, mucha gente se pregunta si este valioso espectro, un recurso público, realmente se está aprovechando al máximo ”.
Por lo tanto, la FCC propone que los 45MHz más bajos de la banda estén disponibles para usos sin licencia, como WiFi, mientras se asignan los 20 MHz superiores al Vehículo Celular a todo. Al mismo tiempo, la comisión tiene la intención de buscar la opinión pública sobre si asignar los 10MHz restantes en la banda a C-V2X o DSRC.
Si bien se puede proporcionar una rápida conectividad a Internet celular desde torres de células terrestres en distancias cortas, surge un problema cuando un automóvil conectado se muda a un entorno rural, en gran parte desconectado, que no tiene suficiente infraestructura celular terrestre para garantizar una conexión ininterrumpida.
Dado que los vehículos autónomos dependen de una conectividad constante para un funcionamiento seguro, varias compañías están considerando utilizar satélites para complementar las tecnologías 5G, LTE y 4G.
¿Pueden los satélites aumentar la comunicación celular-v2x, o incluso superar el rendimiento de C-V2X terrestre basado en 5G?
Para la calidad del servicio, la confiabilidad de la señal y el volumen de datos, particularmente en un escenario de transmisión, la tecnología satelital es difícil de superar.
Según la empresa estadounidense de conectividad Kymeta, la tecnología de internet satelital es una solución más estable que 5G o LTE para automóviles conectados, ya que ofrece velocidades más rápidas en rangos mayores, aunque a un costo más alto.
A diferencia de las redes 5G terrestres, que son propensas a la conectividad esporádica en entornos rurales, la entrega de la señal directamente al vehículo por satélite garantiza que el vehículo permanezca conectado en todo momento.
Sin embargo, el beneficio real de la tecnología satelital en un automóvil conectado sería la capacidad de cambiar las redes sin problemas entre 5G, LTE y satélite.
La tecnología que utiliza Kymeta para lograr esta conectividad perfecta e ininterrumpida es la misma que la utilizada en los televisores, con una antena satelital de panel plano agregada. La tecnología central es una antena de panel plano que forma un haz, basada en la tecnología LCD que utiliza los píxeles en la antena para formar un haz y apuntar y rastrear el satélite.
Además, al utilizar algoritmos para comprender la mejor manera de conectarse para el tipo de tráfico que exige el usuario, el sistema puede decidir automáticamente qué señal usar para qué aplicación, y cambiar sin problemas entre 5G, LTE y satélite, utilizando múltiples enlaces en una vez.
Por ejemplo, si la red celular está abierta y disponible, con buenas velocidades de transmisión hacia arriba y hacia abajo sin pérdida de paquetes y muy baja latencia, es posible enrutar la mayor parte del tráfico a través de ese enlace.
Sin embargo, el sistema evaluará constantemente tanto los enlaces satelitales como los celulares para asegurarse de que funcionan como cree que deberían. Tan pronto como un enlace comience a degradarse o se congestione, el tráfico se trasladará sin problemas a uno de los otros enlaces.
A medida que los volúmenes automáticos de vehículos aumentan en el camino hacia la implementación, el soporte para la tecnología satelital continuará ganando impulso. La sabiduría convencional es que los vehículos autónomos deben estar diseñados para funcionar en ausencia de una conexión inalámbrica; la realidad es que la conectividad para vehículos autónomos probablemente se convertirá en un requisito reglamentario.
La importancia de la regulación y, en particular, la estandarización, quedó bien ilustrada por los resultados de la Encuesta de 2020 de Automóviles Conectados de Automotive IQ.
Al responder a la pregunta, «¿Cuáles crees que son los principales desafíos cuando se trata del automóvil conectado en general», el 50 por ciento de los encuestados citó la estandarización de la legislación como el principal desafío.
Pero la regulación no es el único elemento que las compañías están pidiendo para la estandarización del ecosistema de automóviles conectados. Como es el caso de los vehículos automatizados, la industria está pidiendo un marco estandarizado que defina los niveles de conectividad, similar al J3016 de SAE, que describe los niveles de automatización.
Es hora de que la industria defina los niveles de conectividad en los automóviles conectados.
Según McKinsey and Company, los datos del vehículo derivados de la conectividad del vehículo serán críticos para generar ingresos, reducir costos y aumentar la seguridad, y podrían representar un conjunto de valores de hasta $ 750 mil millones para 2030. El valor de estos datos dependerá de parte sobre la aceptación de estándares claros.
Una comprensión común y un lenguaje compartido ayudarán a los jugadores de todo el ecosistema a comunicarse sobre las oportunidades actuales y emergentes. También facilitará a los consumidores la comparación de características y capacidades de diferentes ofertas.
Por lo tanto, después de tres años de investigación intersectorial, múltiples mesas redondas mundiales, 3.000 entrevistas con consumidores y más de 100 entrevistas de ejecutivos de empresas que van desde nuevas empresas hasta grandes corporaciones, el Centro McKinsey para la movilidad futura ha propuesto un sistema que cree traerá claridad para cada cambio de paso distinto en la conectividad en los próximos meses y años.
A medida que la tecnología en el ecosistema de los automóviles conectados se vuelve más sofisticada, las expectativas de los consumidores evolucionarán en paralelo, creando la necesidad de ofrecer experiencias de usuario de mayor valor.
El marco C3X facilita la cuantificación de oportunidades de creación de valor asociadas con una mayor conectividad. Los jugadores de todo el ecosistema podrán comprender con mayor precisión qué es necesario para llevar la experiencia del usuario al siguiente nivel y cuánto valor podrán generar a través de un vehículo conectado en estos niveles.
En estos primeros días de conectividad, está claro que el ecosistema es fluido y cambia rápidamente a medida que las tecnologías, la regulación y la infraestructura maduran.
Por lo tanto, es importante que los profesionales de la industria aprovechen la información más reciente sobre las tendencias de vehículos conectados. Automotive IQ ofrece los siguientes eventos específicos para el automóvil conectado y autónomo: