Emulação em laboratório V2X Testes abrangentes de funcionalidade, protocolo e RF para C-V2X

A tecnologia Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X) está rapidamente ganhando força como a tecnologia de comunicação V2X preferida, aproveitando o ecossistema celular robusto e em evolução (LTE e 5G). A comunicação dedicada de curto alcance (DSRC) suporta principalmente a comunicação direta ponto a ponto (V2V, V2I, V2P) dentro de um alcance de normalmente até 1 km. C-V2X e DSRC são as duas principais tecnologias concorrentes para comunicação V2X, com o objetivo de permitir que os veículos se comuniquem com o ambiente ao seu redor. Embora compartilhem o mesmo objetivo fundamental de aumentar a segurança e a eficiência nas estradas, elas diferem significativamente em suas abordagens técnicas e capacidades subjacentes. A indústria mudou amplamente seu foco para o C-V2X devido ao seu potencial de longo prazo, escalabilidade e capacidade de evoluir com o 5G e além, oferecendo um conjunto mais abrangente de aplicações V2X.

O C-V2X oferece vários benefícios importantes que são o foco principal de extensos esforços de teste e validação. Esses benefícios posicionam o C-V2X como uma tecnologia robusta e preparada para o futuro para veículos conectados e autônomos. Os testes visam confirmar essas vantagens em várias condições do mundo real, incluindo taxas de erro de pacotes (PER) mais baixas, desempenho aprimorado fora da linha de visão (NLOS), robustez contra interferências e baixa latência. Outros fatores que os testes visam comprovar incluem compatibilidade retroativa com LTE, bem como protocolos rigorosos para comunicação segura. A prevenção de colisões é fundamental. Os testes validam que o C-V2X pode transmitir e receber de forma confiável mensagens básicas de segurança (BSMs) e outros alertas em tempo real, permitindo que os veículos alertem os motoristas (ou sistemas autônomos) sobre riscos potenciais. 

O 5G New Radio (NR) foi projetado para aprimorar significativamente os recursos do C-V2X, ampliando os limites do que é possível na direção conectada e autônoma. Enquanto o LTE-V2X (baseado em 4G) estabeleceu as bases para mensagens básicas de segurança, o 5G NR-V2X (Versão 16 e posteriores) abre uma nova era de casos de uso avançados. O 5G NR foi fundamentalmente projetado para comunicação ultraconfiável de baixa latência (URLLC), alcançando latência de ponta a ponta inferior a 1 milissegundo e confiabilidade extremamente alta. Isso é uma revolução para aplicações críticas de segurança e direção altamente automatizada, pois permite tempos de decisão e reação quase instantâneos, cruciais para evitar colisões, formação de pelotões e manobras cooperativas. Permite que os veículos respondam a eventos mais rapidamente do que um motorista humano.

Garantir a conformidade nos testes C-V2X envolve aderir a uma complexa rede de normas de várias organizações, abrangendo tudo, desde a tecnologia de rádio celular fundamental até as mensagens específicas trocadas e as aplicações que elas possibilitam. Aqui estão algumas normas C-V2X importantes relevantes para os testes:

Projeto de Parceria de 3ª Geração (3GPP): Estas são as normas fundamentais para C-V2X, que definem os protocolos da camada física (PHY), Controle de Acesso à Mídia (MAC) e Controle de Link de Rádio (RLC) tanto para a comunicação direta (PC5 sidelink) quanto para a comunicação assistida por rede.

• Versão 14 (LTE-V2X): Introduziu o C-V2X inicial baseado em LTE para aplicações básicas de segurança (por exemplo, Mensagens Básicas de Segurança - BSMs).

• Versão 15 (LTE-V2X e 5G-V2N inicial): LTE-V2X ainda mais aprimorado e introdução das especificações iniciais para comunicação V2N (Vehicle-to-Network) baseada em 5G.

• Versão 16 (5G NR-V2X “Fase 1”): Um salto significativo, introduzindo o sidelink 5G New Radio (NR) para comunicação direta V2V/V2I/V2P, permitindo recursos avançados como percepção cooperativa, platooning e maior rendimento.

• Versões 17 e 18 (5G NR-V2X “Fase 2” e além): Aprimoramentos adicionais para latência, confiabilidade, posicionamento e suporte para casos de uso ainda mais avançados.

SAE International: As normas SAE definem as mensagens da camada de aplicação e o seu conteúdo, que são independentes da tecnologia de comunicação subjacente (DSRC ou C-V2X).

• SAE J2735: “Dicionário de Conjunto de Mensagens de Comunicações de Curto Alcance Dedicadas (DSRC)” define a sintaxe e a semântica das mensagens V2X padrão, como mensagem de segurança básica (BSM), mensagem de dados de sondagem (PDM), mensagem de fase e temporização do sinal (SPaT), mensagem de dados de mapa (MAP) e mensagem de segurança rodoviária (RSM).

• Série SAE J2945.x: Aborda vários aspectos dos requisitos de desempenho da comunicação V2X e procedimentos de teste, incluindo taxas de transmissão de mensagens, latência e desempenho de recepção.

Instituto Europeu de Normas de Telecomunicações (ETSI): O ETSI define normas para sistemas de transporte inteligentes cooperativos (C-ITS) principalmente para o mercado europeu. Estas abrangem a pilha de comunicações, a segurança e as mensagens de aplicação, frequentemente harmonizadas com a 3GPP e a ISO.

• ETSI EN 302 665 (ITS-G5 / DSRC): Embora seja principalmente para DSRC (ITS-G5), a ETSI atualizou outros protocolos ITS (por exemplo, ETSI TR 101 607) para suportar LTE-V2X como camada de acesso, particularmente para mensagens de reconhecimento cooperativo (CAM) e mensagens de notificação ambiental descentralizadas (DENM).

• Série ETSI TS 103 600: Especificações de teste específicas para conformidade com C-V2X.

Organização Internacional de Normalização (ISO): A ISO contribui para as normas ITS, incluindo aspectos de comunicação, definições de dados e segurança funcional para sistemas automotivos.

• ISO 21184: Aborda as mensagens da camada de aplicação C-ITS.

• ISO 26262: Segurança funcional para veículos rodoviários, embora não seja específica para a comunicação V2X em si, os sistemas C-V2X (sendo críticos para a segurança) devem cumprir os seus princípios.