Testes baseados em cenário das aplicações de C-V2X decisivas para a segurança em um ambiente de laboratório

Sua tarefa

Por vários anos, os fabricantes de automóveis e os órgãos governamentais buscaram maneiras de aumentar a segurança nas rodovias, gerenciar o tráfego com eficiência e, no futuro, torná-lo mais confortável. Veículo a tudo (V2X) é uma nova geração de tecnologias da informação e comunicação que conectam os veículos a tudo. O V2X foi desenvolvido para oferecer comunicações de baixa latência de veículo a veículo (V2V), veículo à infraestrutura rodoviária (V2I) e veículo a pedestre (V2P) para acrescentar uma nova dimensão aos futuros sistemas de assistência ao motorista. O padrão de comunicações de veículos a tudo por rede celular (C-V2X) foi definido pelo 3GPP na versão 14 e utiliza a tecnologia LTE como a interface física para comunicação. Esse padrão descreve dois modos. O modo veículo à rede (V2N), com comunicação pela interface Uu, usa links de rede celular para permitir que os serviços de nuvem sejam integrados a soluções completas, por exemplo, para permitir que as informações sobre a rodovia e o tráfego de determinada área sejam distribuídas para os veículos.

No segundo modo, denominado modo direto ou de link secundário (V2V, V2I, V2P), a comunicação ocorre pela interface PC5. Nesse modo, o C-V2X não exige necessariamente uma infraestrutura de rede. Ele pode operar sem um SIM e sem assistência da rede. Além disso, ele usa o sistema de navegação global por satélite (GNSS) como fonte primária para sincronização de tempo.

A primeira instalação comercial de comunicações diretas C-V2X com base em LTE do 3GPP na versão 14 está agendada para 2020/21, na China. Esse experimento inicial exigirá testes abrangentes. Verificar a funcionalidade e o desempenho de sistemas exclusivamente por meio de ensaios de campo feitos em um ambiente real pode ser demorado, caro e muito desafiador. Os requisitos a respeito da funcionalidade e, consequentemente, as funções de assistência necessárias, estão em constante mudança. As soluções de teste são necessárias durante a fase de desenvolvimento e introdução para verificar a conformidade com as normas. O modo de comunicação direta PC5 permite uma troca altamente confiável de informações relevantes para a segurança e suscetíveis ao tempo. O uso de um testador de comunicações móveis junto com uma ferramenta de simulação de cenário C-V2X fornece cenários de teste reproduzíveis. Isso é essencial para a padronização dos processos de verificação de C-V2X a fim de obter resultados confiáveis e comparáveis. Além disso, o testador ajuda a demonstrar que a funcionalidade completa entre dois dispositivos C-V2X de diferentes fornecedores está operando corretamente.

A solução da Rohde & Schwarz

A Rohde & Schwarz, em cooperação com a Vector, fornecedora de ferramentas de teste automotivo, desenvolveu uma nova arquitetura de teste para analisar e verificar aplicações de C-V2X decisivas para segurança em um ambiente de laboratório. A configuração para testes da Rohde & Schwarz é composta pelo testador de radiocomunicação de banda larga R&S®CMW500, o simulador de GNSS R&S®SMBV100B e a ferramenta de simulação abrangente CANoe .Car2x da Vector. O R&S®CMW500 usa um pacote de software C-V2X para simular a camada física e a camada MAC a fim de transmitir e receber dados pela interface de rádio PC5.

O R&S®SMBV100B, atuando como um gerador de sinais GNSS, fornece informações precisas de sincronização para comunicações fora de cobertura no modo C-V2X, bem como informações bastante exatas de localização para o dispositivo em teste.

Essas informações são necessárias, por exemplo, para mensagens básicas de segurança (BSM) de V2X. O adaptador de aplicação de C-V2X R&S®CMW-KAA550 para a ferramenta da Vector vincula os instrumentos ao ambiente de software CANoe .Car2x para testes de aplicação de V2X. A ferramenta da Vector fornece recursos abrangentes para configurar e executar cenários de tráfego. Dessa forma, as funções da unidade de controle eletrônico (ECU) podem ser totalmente testadas. Os usuários podem criar e simular situações de tráfego detalhadas para verificar a conectividade de C-V2X, incluindo o gerenciamento de segurança e certificados da aplicação pretendida.

Um editor de cenário gráfico fácil de manusear ajuda os usuários a criarem cenários de tráfego. Quando um cenário é iniciado no CANoe .Car2x, a ferramenta de software gera mensagens correspondentes de comunicação de ITS com base no cenário de teste configurado, usando a variável da pilha de ITS para o mercado desejado (América do Norte, Europa, China) de acordo com as especificações. As mensagens e as informações de rota para esse cenário são encaminhadas ao R&S®CMW500 e ao R&S®SMBV100B por meio do adaptador de aplicação de C-V2X R&S®CMW-KAA550 para a Vector, fornecendo a camada de acesso do rádio para o dispositivo em teste. Isso permite estimular uma unidade de controle C‑V2X de acordo com a situação em particular e testar as funções implementadas, tais como:

• Luz de freio eletrônica de emergência
• Assistência para virar à esquerda (LTA)
• Assistência para deslocamento em cruzamento (IMA)
• Controle de congestionamento, estimulado com a simulação de vários carros

Aplicação

A solução apresentada aqui permite testar aplicações de C-V2X fundamentais para a segurança em um ambiente de laboratório, fornecendo resultados confiáveis e reproduzíveis. A ferramenta de software CANoe .Car2x da Vector em combinação com os instrumentos da Rohde & Schwarz permite criar cenários de C-V2X complexos e reproduzíveis para estimular uma unidade de controle C‑V2X, de acordo com a situação configurada, e para testar as funções implementadas de uma forma específica. A solução de teste é um investimento pronto para o futuro, pois ela tem a opção de ser estendida com um testador de comunicações de rádio R&S®CMX500 para comportar as futuras versões do C-V2X, incluindo 5G New Radio (5G NR), e acompanhar os desenvolvimentos mais recentes do C-V2X.