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2020OEM機械設計技術研討會云會議
工業無線

采用軟件定義的方法,快速集成V2X用例

  2020年07月29日  

  雖然專用短程通信(DSRC)技術目前在汽車市場占據主導地位,但是許多人認為,沒有大規模的5G蜂窩連接,全自動駕駛汽車是不可能實現的。由于V2X通信技術未來的應用情況無法預測,因此持續滿足技術要求并靈活適應日新月異的趨勢成為汽車企業制勝的關鍵所在。為了在這一新興市場保持競爭力,汽車OEM和供應商希望能夠快速完善其技術路線圖,確定技術相關性,整合產品。仿真固然重要,但對新想法進行原型驗證也是證明新技術可行性的關鍵一步。

目前尚不成熟的V2X技術

  隨著汽車行業和消費電子行業之間的界線變得越來越模糊,人們希望汽車制造商能夠提供支持多種通信技術的系統,包括5G連接。許多全球汽車制造商和政府監管機構都支持DSRC(尤其是美國、日本以及許多歐洲國家和地區),但由于帶寬有限、互操作性差以及網絡安全威脅無法完全清除,DSRC的普及速度一直非常緩慢。雖然市場上已經出現了幾種商用車間部署,如2017年的凱迪拉克CTS和2015年的豐田普銳斯,但目前還沒有出現未來明顯會流行的技術。

測試平臺如何影響標準

  正如全球移動通信系統(GSM)及之前的標準一樣,融合標準的過程中存在著激烈的競爭。每一次全球標準的出現都很有可能引發社會變革。以下是GSM的制定過程:標準制定者先審議各種想法,然后確定標準。標準一旦設定,就會得到普遍應用,納入到數十億種設備的設計中。現在,V2X,尤其是C-V2X正處在關鍵時刻。各種想法正在快速整合,新的標準在不久的將來推出。

  現在正是影響標準,增強自身差異化競爭優勢的良機,萬不可錯失!但在此之前,需要先解決一個問題:如何探索和證明想法和應用的可行性?答案顯而易見:原型驗證。

  隨著系統變得日益復雜,僅通過仿真并無法證明想法的可行性,因此必須使用測試平臺或原型來驗證。測試平臺在無線應用中很常見;美國國家科學基金會(NSF)研討會得出的結論是:“經驗表明,實際情況通常會與理論研究的一些假設相悖,因此測試平臺是在真實工作條件下進行評估的重要工具.....開發可在完整工作系統中測試創新想法的測試平臺至關重要。”

NI如何提供助力

  盡管目前市場上沒有現成的C-V2X解決方案,但成功的無線研究人員會為其測試平臺選擇軟件定義的平臺化解決方案,該解決方案具有以下特性:基于平臺的方法—探索這些技術并快速構建原型的有效方法是從仿真到最終實現均采用統一的設計軟件,并采用現成的硬件。借助以軟件為主,硬件為輔的平臺,即可構建完全滿足應用需求的系統。

  利用平臺的可擴展性,您不但可以根據自己的想法擴展系統,還可以不斷復用已有的設備,充分利用已有資源,獲得最大投資收益。

  豐富的生態系統—使用生態系統是加快測試平臺開發的關鍵。與封閉型一站式解決方案不同,NI生態系統可為V2X等特定應用提供快速啟動和現成即用體驗,還可定制和增強測試平臺的功能。

  真實的成功案例—NI與世界各地的研究人員共同合作來推進無線領域的研究,這些應用案例非常具有啟發意義。通過了解研究人員如何將創新的無線研究設想轉化為切實可行的原型,我們可以從中受到啟發,知道該從何處下手來解決問題以及哪些工具可以幫助我們。

V2X工具和解決方案

  3GPP NR V2X工作項目[4]確定了V2X的四種主要用例:汽車編隊、擴展傳感器、高級駕駛和遠程駕駛。這些用例需要采用支持低延遲和高可靠性的全新NR側鏈路通信策略,以滿足嚴格的要求。未來LTE-V2X、NR V2X和DSRC等多種無線接入技術將共存,而且6 GHz以上的頻率也將列入考慮范圍。通過汽車通信場景實驗,我們可以確定是否能夠集成最新的無線標準。以下基于平臺的V2X工具和解決方案就擁有一個豐富的生態系統:S.E.A基于NI平臺開發了V2X開發、測試、確認和驗證產品及解決方案。基于NI軟件無線電(SDR)實現的IEEE 802.11p和LTE-V堆棧負責處理所有操作,S.E.A.V2X堆棧則負責支持無線接入車載環境(WAVE)和ITS-G5。S.E.A.測試管理軟件可以處理汽車通信信息,如基本安全、SAE J2735等。

  NI毫米波收發儀系統是一套模塊化硬件,可用于從信道探測到實時雙向通信系統原型驗證等應用。這個基于PXI平臺的系統提供了一套靈活的模塊,可自由組合和配置,滿足不斷變化的研究需求。模塊化毫米波射頻頭也可以使用其他RF前端代替,因此,只需使用同一套軟硬件,即可研究不同的頻率,從而節省工程設計時間,最大限度實現系統復用。該硬件與LabVIEW的強大功能相結合,構成了一個出色的毫米波通信原型驗證平臺,可幫助工程師加快創新。

  借助NI SDR,工程師可以快速對無線通信系統進行原型驗證,更快獲得結果。SDR不僅靈活,而且經濟實惠,可將標準PC改造成下一代無線原型驗證工具。NI SDR解決方案與LabVIEW相結合,提供了前所未有的軟硬件集成來加快創新,同時還提供了基于各種標準的現成應用框架,從而幫助用戶在開發特定組件時,能夠更快速地進行創新。

  Tata Elxsi的V2X仿真器是基于DSRC的綜合性V2X測試解決方案,可生成實時RF和控制器局域網(CAN)信號,并模擬真實場景。V2X仿真器可解決實際現場測試過程中出現的挑戰。在現場測試之前先使用仿真器進行測試,將顯著減少測試成本和時間,提高測試質量。

結論

  盡管V2X通信技術的最終部署情況無法預測,但我們仍需要隨時了解技術要求,并靈活地適應日新月異的趨勢。

  我們無法預知未來會流行哪種技術;因此需要具備相應的能力,在短期內完善技術路線圖,確定技術相關性并集成相關產品。仿真固然重要,但對新想法進行原型驗證也是證明新技術可行性的關鍵一步。

  盡管市面上目前尚未有V2X解決方案,但是了解成功的無線研究人員如何充分利用平臺化方法和豐富的生態系統以及借鑒他們的做法可幫助您構建高效的V2X測試平臺,并利用軟件定義的方法快速進行驗證,以增強自身的差異化競爭優勢。

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