bởi Nhóm Kỹ thuật của element14

Giới thiệu

Trong vài năm trở lại đây, việc sử dụng xe ô tô thông minh đang phát triển nhanh chóng. Những chiếc xe này được trang bị nhiều loại cảm biến khác nhau. Thu thập dữ liệu về hiệu suất, vị trí và các thông số quan trọng khác. Thông tin này được gửi đến máy trung tâm để xử lý, giúp cải thiện hiệu quả và độ tin cậy của xe. Các hệ thống theo dõi và chẩn đoán xe truyền thống gặp phải những hạn chế về tốc độ, dung lượng dữ liệu và khả năng kết nối. Gây khó khăn cho việc thu thập dữ liệu thời gian thực Điều này cản trở năng suất và việc sử dụng mạng di động truyền thống có thể dẫn đến tình trạng truyền thông không đáng tin cậy. Đây chính là lúc công nghệ truyền thông 5G phát huy tác dụng. Điều này sẽ cung cấp kết nối nhanh hơn và ổn định hơn cho việc theo dõi xe và chẩn đoán thời gian thực.

Xe thông minh

Có một số loại công nghệ xe kết nối:

• Xe đến Cơ sở hạ tầng (V2I): Bao gồm giao tiếp giữa xe và cơ sở hạ tầng ven đường để cải thiện lưu lượng giao thông và an toàn.
• Xe với xe (V2V): Cho phép các xe giao tiếp với nhau. Tăng cường an toàn bằng cách chia sẻ thông tin về tốc độ, vị trí và các dữ liệu liên quan khác.
• Xe đến Đám mây (V2C): Bao gồm việc trao đổi dữ liệu giữa xe và nền tảng đám mây cho nhiều dịch vụ và ứng dụng khác nhau.
• Xe-với-người đi bộ (V2P): Tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao tiếp giữa xe và người đi bộ. Tăng cường an toàn và nhận thức về đường bộ
• Phương tiện kết nối mọi thứ (V2X): Bao gồm toàn bộ khuôn khổ truyền thông, bao gồm V2I, V2V, V2C và V2P, tạo ra một hệ sinh thái kết nối toàn diện.

Máy phát có thể được tìm thấy trong xe Cơ sở hạ tầng ven đường Thiết bị hậu mãi hoặc thiết bị di động

Chúng ta có thể mong đợi trải nghiệm du lịch nào trong thế giới V2X?

Hình 1 cho thấy một ví dụ đầy cảm hứng về diện mạo của các phương tiện cá nhân trong tương lai:

‍

Hình 1: Các trường hợp sử dụng, yêu cầu và cân nhắc thiết kế cho 5G V2X (Nguồn: Trung tâm nghiên cứu Huawei tại Đức)

1. Người dùng ô tô có thể gọi xe thông qua ứng dụng di động.
2. Xe sẽ tự lái hoặc được điều khiển từ xa bởi con người hoặc AI, trong khi ứng dụng lái xe của người dùng sẽ giao tiếp với xe qua mạng di động để tùy chỉnh cài đặt.
3. Xe có khả năng tự lái và tìm kiếm nhóm xe (đội xe) phù hợp nhất theo nhu cầu của người sử dụng. Nó có thể di chuyển để tham gia vào nhóm đã chọn và tiết kiệm năng lượng bằng cách giữ xe phía sau ở khoảng cách rất ngắn.
4. Xe cộ sử dụng hệ thống dẫn đường hai chiều để di chuyển trên những con đường đông đúc bằng cách tiếp nhận và cung cấp thông tin giao thông theo thời gian thực.
5. Người dùng có thể điều khiển xe thoát khỏi đường cao tốc và lái xe theo lộ trình đẹp được gợi ý bởi hệ thống dẫn đường được kết nối.
6. Xe sẽ đưa người dùng đến đích.
7. Xe có thể tự lái đến bãi đỗ xe tự động hoặc đến chỗ người dùng khác.

Những thách thức liên quan đến ăng-ten đa hướng và cường độ tín hiệu

Vượt qua những thách thức liên quan đến ăng-ten đa hướng và cường độ tín hiệu là những rào cản lớn trong quá trình phát triển. "Ăng-ten thông minh" Rào cản chính nằm ở việc tích hợp hiệu quả công nghệ truyền thông di động với công nghệ ăng-ten. Thông thường, tín hiệu được truyền từ ăng-ten trên nóc tàu đến hệ thống điện tử trên tàu thông qua kết nối cáp. Thường nằm ở khoang lái. Tuy nhiên, nhu cầu về băng thông đang tăng vọt. Đặc biệt với sự ra đời của mạng 5G sử dụng dải tần rộng hơn từ 6 GHz đến 100 GHz, dẫn đến tình trạng mất tín hiệu lớn khi truyền qua cáp. Để giải quyết vấn đề này, thiết bị điện tử và xử lý tín hiệu phải được lắp đặt gần ăng-ten. Có thể thực hiện việc này ngay dưới mái nhà hoặc bên trong ăng-ten. Tuy nhiên, giải pháp này lại đặt ra một thách thức mới: để các linh kiện điện tử tiếp xúc với điều kiện thời tiết thay đổi. Điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ.

Ngoài ra, dải tần số mở rộng còn làm tăng độ suy giảm tín hiệu vô tuyến. Giảm khoảng cách thu tín hiệu Điều này đặt ra một thách thức đặc biệt đối với ăng-ten đa hướng. có thể gặp vấn đề trong việc thu tín hiệu hoặc chỉ nhận được tín hiệu hạn chế. Mặc dù việc bố trí ăng-ten chính xác có thể giải quyết được vấn đề này, nhưng cần phải lắp nhiều ăng-ten trên thiết bị. Do đó, chỉ có thể sử dụng những ăng-ten hướng về phía máy phát. Ngoài ra, thiết bị ven đường phải được trang bị ăng-ten định hướng để truyền tín hiệu hiệu quả tới các phương tiện đi qua.

5G và IoT trên thiết bị di động

Công nghệ 5G hỗ trợ ba loại dịch vụ chính:

• Kết nối không dây nâng cao (eMBB): Danh mục này là nền tảng cho những trải nghiệm nhập vai trong xe hơi như thực tế tăng cường. Bản đồ kỹ thuật số có độ chính xác cao và cập nhật phần mềm liên tục Các tính năng tiên tiến này sẽ giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về băng thông dữ liệu.
• Truyền dữ liệu đáng tin cậy hơn (URLLS): Danh mục này đặc biệt quan trọng đối với các chức năng quan trọng như hệ thống an toàn của xe như liên lạc giữa xe và cơ sở hạ tầng (V2X) và lái xe tự động. Các chức năng này yêu cầu khả năng truyền thông có độ tin cậy cao và độ trễ rất thấp để đảm bảo hiệu suất và bảo mật tối ưu.
• Kết nối thiết bị hàng loạt (MMTC): Số lượng lớn cảm biến được tìm thấy trong các thành phố thông minh, nhà ở và ô tô tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ phải được truyền tải an toàn thông qua các cổng đến máy chủ đám mây từ xa lưu trữ dữ liệu và dịch vụ từ xa.

Ăng-ten và công nghệ không dây cho 5G

Ăng-ten sử dụng cho 5G thường nhỏ hơn so với ăng-ten dùng cho các thế hệ tín hiệu di động trước đây. Nhưng nó mang lại độ chính xác cao hơn và độ trễ thấp hơn. Công nghệ 5G sử dụng công nghệ chuyển mạch nguồn thông minh để tối ưu hóa việc định hướng chùm tia. Đây là công nghệ ăng-ten chủ động sử dụng liên kết vô tuyến định hướng để cung cấp băng thông cao cho các thiết bị di động cần đồng thời.

Ăng-ten 5G và mô-đun không dây hỗ trợ hệ thống nhiều đầu vào-đầu ra (MIMO), cho phép truyền thông vô tuyến có mục tiêu giữa các máy phát 5G. Các thiết bị MIMO 3D và lớn mới nhất có nhiều máy phát và máy thu hoạt động trong một thiết bị đầu cuối duy nhất, cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn. Ngoài ra, nhiều ăng-ten 5G cũng hỗ trợ tín hiệu 4G LTE. Mặc dù hầu hết ăng-ten 5G trên ô tô trông giống ăng-ten 4G, nhưng chúng thường nhỏ hơn và đẹp hơn.

5G sẽ cho phép C-V2X tiên tiến

Ứng dụng công nghệ 5G đặc biệt phù hợp với truyền thông V2X trên di động (C-V2X), cho phép truyền thông hai chiều và có thể hoạt động ở khoảng cách lên tới 1.000 mét bằng cách sử dụng chia sẻ cảm biến trên nền tảng đám mây. Một trong những lợi thế chính của việc sử dụng 5G cho C-V2X là độ trễ rất thấp. Với thời gian phản hồi chỉ 4 mili giây hoặc ít hơn. Ngược lại, chuẩn 4G Long-Term Evolution (LTE) có độ trễ là 15 mili giây hoặc ít hơn.

Tương lai của 5G trong xe thông minh

Hai tiêu chuẩn cạnh tranh ảnh hưởng đến V2X được giải thích trong các phần sau.

Chuẩn IEEE 802.11p

IEEE 802.11p, một chuẩn Wi-Fi, hoạt động ở băng tần 5,9 GHz không được cấp phép. Và nó đóng vai trò là cơ sở cho tiêu chuẩn V2X ban đầu. Công nghệ này mở rộng khả năng giao tiếp V2X vượt ra ngoài tầm nhìn của cảm biến. Cho phép các ứng dụng V2V và V2I như cảnh báo va chạm. Cảnh báo giới hạn tốc độ Đỗ xe điện tử Và ưu điểm của thanh toán phí cầu đường IEEE 802.11p là không phụ thuộc vào vùng phủ sóng mạng di động. (Được xác định bởi Đơn vị trên bo mạch (OBU) và Đơn vị ven đường (RSU)), có khả năng tầm ngắn (dưới 1 km), độ trễ thấp (~2 ms) và độ tin cậy cao. Do đó, nó có độ bền cao trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Di động V2X

C-V2X hay Cellular V2X là một giải pháp thay thế đang phát triển cho IEEE 802.11p. C-V2X có hai chế độ hoạt động. Bao gồm hầu hết các sự kiện có thể xảy ra Chế độ đầu tiên là giao tiếp trực tiếp C-V2X có độ trễ thấp qua giao diện PC5 trong băng tần 5,9 GHz không được cấp phép. Nó được dùng để truyền tải các thông điệp an toàn chủ động như cảnh báo nguy hiểm trên đường và các tình huống V2V, V2I và V2P tầm ngắn khác. Chế độ này tương tự như công nghệ IEEE 802.11p hiện tại, cũng hoạt động ở băng tần 5,9 GHz.

Chế độ thứ hai là giao tiếp qua giao diện UU hoặc giao diện không dây UMTS qua mạng di động băng tần được cấp phép chung, có thể xử lý các trường hợp sử dụng V2N (Xe đến Mạng) như hệ thống thông tin giải trí. Và cảnh báo an toàn có độ trễ về các mối nguy hiểm trên đường hoặc tình trạng giao thông đường dài. IEEE 802.11p có thể được ghép nối với chế độ này bằng cách thiết lập kết nối tạm thời với trạm gốc ven đường.

‍

Hình 2: Giao tiếp mạng cho các trường hợp sử dụng có độ trễ thấp.

Bảng 2 sau đây cho thấy những ưu điểm về mặt kỹ thuật của C-V2X so với IEEE 802.11p.

‍

Bảng 2: Ưu điểm kỹ thuật của C-V2X so với IEEE 802.pp.

Bộ công cụ và mô-đun phát triển phần mềm từ nhiều công ty Có sẵn để hỗ trợ thiết kế, phát triển và triển khai các dự án công nghệ 5G, element14 đã hợp tác với một số nhà cung cấp cung cấp nhiều loại sản phẩm linh kiện công nghiệp 5G như bộ điều hợp mô-đun không dây, ăng-ten, đầu nối, bộ công cụ phát triển RF không dây, bộ công cụ phát triển đồng hồ/bộ hẹn giờ, mô-đun IC, trình gỡ lỗi, trình giả lập và phụ kiện, công cụ JTag và bộ công cụ phát triển giao diện truyền thông. và bộ công cụ phát triển màn hình Có sẵn để thiết kế, phát triển và triển khai các dự án công nghệ 5G.

**kết thúc**

Về chúng tôi

Farnell Global là nhà cung cấp sản phẩm và công nghệ thiết kế nhanh chóng và đáng tin cậy. Bảo trì và sửa chữa hệ thống điện tử và công nghiệp Từ nghiên cứu và thiết kế thông qua nguyên mẫu đến sản xuất, Farnell cung cấp cho khách hàng quyền truy cập 24/7 vào các sản phẩm và dịch vụ họ cần. Với hơn 80 năm kinh nghiệm, 47 cơ sở tại địa phương và đội ngũ tận tụy gồm hơn 3.500 người, Farnell cung cấp cho khách hàng mọi yếu tố họ cần để xây dựng công nghệ của tương lai.

Farnell Global hoạt động dưới thương hiệu Farnell tại Châu Âu, Newark tại Bắc Mỹ và element14 trên khắp Châu Á Thái Bình Dương. Công ty cũng bán trực tiếp cho người tiêu dùng thông qua hoạt động kinh doanh CPC tại Vương quốc Anh.

Farnell Global đã trở thành một phần của nhà phân phối công nghệ toàn cầu Avnet (Nasdaq: AVT ) kể từ năm 2016. Ngày nay, mối quan hệ này cho phép công ty hỗ trợ khách hàng ở mọi giai đoạn của vòng đời sản phẩm. Bằng cách cung cấp một mô hình phân phối thực sự độc đáo bao gồm chuyên môn trong thiết kế và phân phối sản phẩm hoàn chỉnh.

Để biết thêm thông tin, hãy truy cập http://www.farnell.com/corporate.

Priyanka Praharaj

PPraharaj@element14.com

Chuyên gia truyền thông Châu Á Thái Bình Dương

‍