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工业无线

采用软件定义的方法,快速集成V2X用例

  2020年07月29日  

  虽然专用短程通信(DSRC)技术目前在汽车市场占据主导地位,但是许多人认为,没有大规模的5G蜂窝连接,全自动驾驶汽车是不可能实现的。由于V2X通信技术未来的应用情况无法预测,因此持续满足技术要求并灵活适应日新月异的趋势成为汽车企业制胜的关键所在。为了在这一新兴市场保持竞争力,汽车OEM和供应商希望能够快速完善其技术路线图,确定技术相关性,整合产品。仿真固然重要,但对新想法进行原型验证也是证明新技术可行性的关键一步。

目前尚不成熟的V2X技术

  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。许多全球汽车制造商和政府监管机构都支持DSRC(尤其是美国、日本以及许多欧洲国家和地区),但由于带宽有限、互操作性差以及网络安全威胁无法完全清除,DSRC的普及速度一直非常缓慢。虽然市场上已经出现了几种商用车间部署,如2017年的凯迪拉克CTS和2015年的丰田普锐斯,但目前还没有出现未来明显会流行的技术。

测试平台如何影响标准

  正如全球移动通信系统(GSM)及之前的标准一样,融合标准的过程中存在着激烈的竞争。每一次全球标准的出现都很有可能引发社会变革。以下是GSM的制定过程:标准制定者先审议各种想法,然后确定标准。标准一旦设定,就会得到普遍应用,纳入到数十亿种设备的设计中。现在,V2X,尤其是C-V2X正处在关键时刻。各种想法正在快速整合,新的标准在不久的将来推出。

  现在正是影响标准,增强自身差异化竞争优势的良机,万不可错失!但在此之前,需要先解决一个问题:如何探索和证明想法和应用的可行性?答案显而易见: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.....开发可在完整工作系统中测试创新想法的测试平台至关重要。”

NI如何提供助力

  尽管目前市场上没有现成的C-V2X解决方案,但成功的无线研究人员会为其测试平台选择软件定义的平台化解决方案,该解决方案具有以下特性:基于平台的方法—探索这些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,并采用现成的硬件。借助以软件为主,硬件为辅的平台,即可构建完全满足应用需求的系统。

  利用平台的可扩展性,您不但可以根据自己的想法扩展系统,还可以不断复用已有的设备,充分利用已有资源,获得最大投资收益。

  丰富的生态系统—使用生态系统是加快测试平台开发的关键。与封闭型一站式解决方案不同,NI生态系统可为V2X等特定应用提供快速启动和现成即用体验,还可定制和增强测试平台的功能。

  真实的成功案例—NI与世界各地的研究人员共同合作来推进无线领域的研究,这些应用案例非常具有启发意义。通过了解研究人员如何将创新的无线研究设想转化为切实可行的原型,我们可以从中受到启发,知道该从何处下手来解决问题以及哪些工具可以帮助我们。

V2X工具和解决方案

  3GPP NR V2X工作项目[4]确定了V2X的四种主要用例:汽车编队、扩展传感器、高级驾驶和远程驾驶。这些用例需要采用支持低延迟和高可靠性的全新NR侧链路通信策略,以满足严格的要求。未来LTE-V2X、NR V2X和DSRC等多种无线接入技术将共存,而且6 GHz以上的频率也将列入考虑范围。通过汽车通信场景实验,我们可以确定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丰富的生态系统:S.E.A基于NI平台开发了V2X开发、测试、确认和验证产品及解决方案。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。S.E.A.测试管理软件可以处理汽车通信信息,如基本安全、SAE J2735等。

  NI毫米波收发仪系统是一套模块化硬件,可用于从信道探测到实时双向通信系统原型验证等应用。这个基于PXI平台的系统提供了一套灵活的模块,可自由组合和配置,满足不断变化的研究需求。模块化毫米波射频头也可以使用其他RF前端代替,因此,只需使用同一套软硬件,即可研究不同的频率,从而节省工程设计时间,最大限度实现系统复用。该硬件与LabVIEW的强大功能相结合,构成了一个出色的毫米波通信原型验证平台,可帮助工程师加快创新。

  借助NI SDR,工程师可以快速对无线通信系统进行原型验证,更快获得结果。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,从而帮助用户在开发特定组件时,能够更快速地进行创新。

  Tata Elxsi的V2X仿真器是基于DSRC的综合性V2X测试解决方案,可生成实时RF和控制器局域网(CAN)信号,并模拟真实场景。V2X仿真器可解决实际现场测试过程中出现的挑战。在现场测试之前先使用仿真器进行测试,将显著减少测试成本和时间,提高测试质量。

结论

  尽管V2X通信技术的最终部署情况无法预测,但我们仍需要随时了解技术要求,并灵活地适应日新月异的趋势。

  我们无法预知未来会流行哪种技术;因此需要具备相应的能力,在短期内完善技术路线图,确定技术相关性并集成相关产品。仿真固然重要,但对新想法进行原型验证也是证明新技术可行性的关键一步。

  尽管市面上目前尚未有V2X解决方案,但是了解成功的无线研究人员如何充分利用平台化方法和丰富的生态系统以及借鉴他们的做法可帮助您构建高效的V2X测试平台,并利用软件定义的方法快速进行验证,以增强自身的差异化竞争优势。

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