Ensayo basado en escenarios para aplicaciones Cellular V2X críticas para la seguridad en un entorno de laboratorio

Su misión

Los fabricantes de automóviles y los organismos gubernamentales llevan años buscando maneras de aumentar la seguridad en carretera, gestionar el tráfico de manera eficiente y, en el futuro, hacerlo más confortable. «Vehículo a todo» (V2X) es una nueva generación de tecnologías de información y comunicaciones que conecta vehículos con cualquier otro elemento. V2X está diseñado para ofrecer comunicaciones de baja latencia en las modalidades "vehículo a vehículo" (V2V), "vehículo a infraestructura viaria" (V2I) y "vehículo a peatón" (V2P), con el fin de agregar una nueva dimensión a los futuros sistemas de asistencia al conductor. Cellular V2X (C-V2X), como estándar de comunicaciones definido por 3GPP en la versión 14, utiliza la tecnología LTE como interfaz física de comunicación. El estándar describe dos modos. El modo "vehículo a red" (V2N), con comunicación a través de la interfaz Uu, utiliza enlaces tradicionales de telefonía móvil para la integración de servicios de nube en soluciones de extremo a extremo, p. ej., para distribuir información de tráfico a los vehículos situados en una zona determinada.

En el segundo modo, denominado modo directo o sidelink (V2V, V2I, V2P), la comunicación se realiza a través de la interfaz PC5. En este modo, C-V2X no necesita obligatoriamente una infraestructura de red. Puede funcionar sin SIM y sin una red de soporte y utiliza GNSS como fuente principal de sincronización horaria.

El primer despliegue comercial de comunicaciones directas C-V2X basado en LTE 3GPP versión 14 se llevará a cabo en China en 2020/21. Para este ensayo inicial se requerirán ensayos exhaustivos. Comprobar la funcionalidad y el rendimiento de un sistema únicamente mediante ensayos en campo en un entorno real puede costar mucho tiempo y dinero y acarrear grandes dificultades técnicas. Los requisitos de funcionalidad y, en consecuencia, las funciones de asistencia necesarias, cambian continuamente. Durante la fase de desarrollo y lanzamiento se necesitan soluciones de test para comprobar la conformidad con los estándares. El modo de comunicación directa PC5 permite un intercambio muy fiable de información sensible al tiempo y relevante para la seguridad. Usando un comprobador de comunicación junto con una herramienta de simulación de escenarios C-V2X pueden obtenerse escenarios de test reproducibles. Esto es esencial para poder estandarizar los procesos de comprobación de C-V2X a fin de obtener resultados fiables y comparables, y ayuda a visualizar el funcionamiento correcto de la funcionalidad de extremo a extremo entre dos dispositivos C-V2X de distintos fabricantes.

Solución Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz, en colaboración con Vector, fabricante de herramientas de ensayo para automoción, ha desarrollado una nueva arquitectura de test para el ensayo y comprobación de aplicaciones C-V2X críticas para la seguridad en entornos de laboratorio. La configuración de test de Rohde & Schwarz incluye un comprobador de comunicación de radio de banda ancha R&S®CMW500 y un simulador de GNSS R&S®SMBV100B, combinados con la completa herramienta de simulación CANoe .Car2x de Vector. El R&S®CMW500 usa un paquete de software C-V2X para simular la capa física y MAC a fin de transmitir y recibir datos a través de la interfaz de radio PC5.

El R&S®SMBV100B, actuando como generador de señales GNSS, envía al dispositivo bajo prueba (DUT) información exacta de sincronización para comunicaciones fuera de cobertura en modo C-V2X, así como información de posición muy precisa.

Esta información es necesaria, por ejemplo, para mensajes básicos de seguridad V2X (BSM). El adaptador de aplicación C-V2X R&S®CMW-KAA550 para la herramienta de Vector conecta los instrumentos al entorno de software CANoe .Car2x para ensayos de aplicación V2X. La herramienta de Vector ofrece un gran número de funciones para configurar y ejecutar situaciones de tráfico a fin de probar de modo exhaustivo la unidad de control electrónica (ECU). Los usuarios pueden crear y simular situaciones de tráfico detalladas para comprobar la conectividad C-V2X, incluida la gestión de seguridad y certificados para la aplicación prevista.

Un editor gráfico de escenarios, de sencillo manejo, ayuda a los usuarios a generar situaciones de tráfico. Cuando se inicia un escenario en CANoe .Car2x, la herramienta de software genera los correspondientes mensajes de comunicación ITS en función del escenario de ensayo configurado, para lo cual utiliza la variante de pila ITS correspondiente al mercado de destino (América del Norte, Europa o China), de acuerdo con las especificaciones. Los mensajes y la información de ruta para el escenario concreto se redirigen al R&S®CMW500 y al R&S®SMBV100B a través del adaptador de aplicación R&S®CMW-KAA550 C-V2X para Vector, proporcionando así al dispositivo bajo prueba la capa de acceso de radio. Esto permite estimular una unidad de control C‑V2X en función de la situación concreta y probar las funciones implementadas, como:

• luz de freno electrónico de emergencia
• asistente de giro a la izquierda (LTA)
• asistente de movimiento de intersección (IMA)
• control de congestión (estimulado mediante varios vehículos simulados)

Aplicación

La solución de test presentada aquí permite probar aplicaciones C-V2X críticas para la seguridad en un entorno de laboratorio con resultados fiables y repetibles. La herramienta de software Vector CANoe .Car2x, combinada con los instrumentos de Rohde & Schwarz, ofrece la capacidad de crear escenarios de C-V2X complejos y reproducibles para estimular una unidad de control C‑V2X en función de la situación configurada y probar de manera precisa las funciones implementadas. La solución de ensayo es una inversión de futuro, ampliable con un comprobador de comunicación de radio R&S®CMX500 para adaptarla a futuras versiones de C-V2X, incluida 5G New Radio (5G NR), a fin de seguir las últimas innovaciones en C-V2X.