Llegando a su destino de forma segura, eficiente y confortable

El automóvil conectado está en camino. En un principio lo encontraremos en las megaciudades chinas. Pero paralelamente a la introducción de las redes 5G, el estándar C-V2X para la conectividad de vehículos derivada de ella pronto se establecerán en Europa, como también en EE. UU. Los principales actores apuestan por las soluciones de prueba y medición de Rohde & Schwarz para llevar vehículos autónomos de manera segura y eficiente a las carreteras.

El automóvil conectado está en camino. En un principio lo encontraremos en las megaciudades chinas. Pero paralelamente a la introducción de las redes 5G, el estándar C-V2X para la conectividad de vehículos derivada de ella pronto se establecerán en Europa, como también en EE. UU. Los principales actores apuestan por las soluciones de prueba y medición de Rohde & Schwarz para llevar vehículos autónomos de manera segura y eficiente a las carreteras.

Shanghái en la hora punta. ¿Dos o más vías convergen? Aquí, el lema es: ¡toque la bocina y pise el acelerador! Si se tiene que frenar, toque de nuevo la bocina y listo. ¿Poner el automóvil en reversa a la mitad de una intersección para cambiar de dirección después de todo? Eso sucede. Y no chocarse contra uno de los innumerables conductores de scooters eléctricos, quienes de manera silenciosa esquivan todos los obstáculos es pura suerte. Conductores de scooters eléctricos, incluso conductores de vans tipo «e-drive» desvergonzadamente utilizan las veredas. «Las calles son simplemente muy inseguras para ellos» explica Julian Schneider, consultor de gerencia en Múnich y graduado de la Universidad de Finanzas y Economía de Shanghái «Una situación particularmente engañosa: si los peatones desean cruzar una intersección con automóviles que de manera constante les tocan la bocina, ni siquiera están seguros cuando el semáforo peatonal está en verde», agrega. Esto se debe porque los que giran a la derecha están permitidos de hacerlo incluso cuando la luz del semáforo está en rojo (como sucede, por cierto, en Canadá, Australia y los EE. UU.). ¿Las consecuencias? Más víctimas fatales producto de accidentes de tránsito que en cualquier otra parte del mundo. Esto puede verse en los últimos datos disponibles de la Organización Mundial de la Salud (OMS) desde 2018.

Megaciudades de China: laboratorios burbujeantes de la revolución automovilística

Pero el gobierno chino ha declarado la guerra a estas condiciones. En su misión, acoge de manera especial aquellas medidas que fortalezcan la competencia tecnológica del país. La ciudad inteligente, por ejemplo, la cual en los países occidentales solo existe en maqueta, está ganando terreno ahí. Este concepto, ya mencionado en 2011 en el «12th Chinese Five-Year Plan», se mejoró de manera sustancial en el periodo de planeamiento posterior bajo el término Nueva Ciudad Inteligente. La doctrina «Made in China 2025» (hecho en China 2025) está vigente desde 2015, con la cual el país se esfuerza por alcanzar el liderazgo mundial en las áreas de innovación en robótica, inteligencia artificial (IA) y electromovilidad.

Y el tránsito autónomo conectado encaja a la perfección en estos planes. Las empresas emergentes de China se encuentran entre las pioneras del tránsito de automóviles del futuro. Las condiciones caóticas en sus principales ciudades en realidad están jugando a su favor. James Peng, CEO de Pony.ai, una compañía de taxis robots fundada en 2016 pero que ya se ha convertido en un actor importante de la industria, cree que los desafíos en China son particularmente altos. «La experiencia con condiciones locales impredecibles es más valiosa y los datos son más significativos que en los EE. UU., los pioneros en conducción autónoma», comenta. Pony.ai ya está ejecutando una prueba bajo condiciones reales a gran escala de automóviles sin conductor en vías públicas al sur de China. Otros actores locales, como Baidu, AutoX y DiDi Xungking, están haciendo lo mismo. Conocedores esperan un avance hacia un negocio masivo entre 2023 a 2025. Para 2030, ya debe haber un ejército de millones de taxis robot en las carreteras del mercado más grande del mundo. El desarrollo se ve favorecido por el hecho de que solo una de cada cuatro personas en China tiene licencia de conducir y que la mayoría no podrá costear su propio automóvil en un futuro inmediato.

Los EE. UU. son los pioneros

Por supuesto, la revolución automovilística comenzó en los EE. UU. A partir de 2014, los adorables «eggs» autónomos de Google mostraron a donde el viaje se dirigía. En 2015, esto dio lugar al primer viaje sin conductor en la vía pública. Google, o su empresa hermana Waymo, fundada en 2017, aún se considera el referente para la conducción autónoma, con la mayor cantidad de millas de prueba y el software más sofisticado. Pero más de una docena de empresas estadounidenses, así como también varias empresas chinas, están aprovechando las condiciones regulatorias favorables, especialmente California, para sus propias pruebas bajo condiciones reales. No solo el uso comercial de los taxis robot ya está allá regulado, sino que incluso ya se han aprobado las operaciones de algunos operadores sin conductores de seguridad. Cualquier problema en la carretera se corrige por control remoto desde un centro de control.

Europa es otra historia

Europa carece de iniciativas para constituir empresas emergentes en comparación con los EE. UU. y China. Ahí, las personas apuestan por los servicios de desarrollo de la propia industria automotriz, en uniones cooperativas con los mayores proveedores de IT, o incluso, en Alemania, por ejemplo, en proyectos locales por medio de autobuses automatizados o los medios de transporte de personas que se utilizan en la primera o última milla del transporte público. Después de todo, Alemania fue el primer país en aprobar una ley de alcance nacional sobre conducción autónoma hasta el nivel 4 en julio de 2021. Esto permite que las flotas de taxis automatizados operen también en las carreteras alemanas. La compañía de alquiler de automóviles Sixt anunció inmediatamente su intención de lanzar taxis robots en Múnich a partir de 2022, los cuales navegarán utilizando la tecnología de la filial Mobileye de Intel. Sin embargo, aún será necesario tener un conductor de seguridad a bordo.

La autonomía completa es insuficiente

En todos los informes acerca del tránsito de automóviles del futuro, se puede escuchar las palabras de moda: electromovilidad y conducción autónoma. Aunque estos principales bloques de construcción de tecnología pasan a estar en agenda al mismo tiempo, son en realidad muy independientes entre sí. La industria automotriz se enfrenta a la colosal tarea de encarar ambas al mismo tiempo, lo cual es también un gran desafío para los más grandes fabricantes.

Mientras que los recién llegados de fuera de la industria como Waymo, Argo AI o Baidu están presionando a los fabricantes de equipos originales (OEM) clásicos de automóviles con sus nuevos sistemas de navegación, estos últimos tienen que contrarrestar esto para evitar volverse dependientes, a la vez que gestionan el cambio a plataformas eléctricas. Además, en el desarrollo de vehículos se utilizan cada vez más sistemas electrónicos. Los sistemas de asistencia a la conducción, cada vez más sofisticados, están mejorando la seguridad e incrementando el nivel de autonomía. Al mismo tiempo, una autonomía completa (nivel 5), que puede ser posible en algún momento, no es el objetivo en sí. En cambio, el panorama general está desarrollándose bajo la denominación C-ITS: sistemas de transporte inteligente cooperativos.

Esta visión contempla el tránsito desde una perspectiva ventajosa, con la intención de maximizar tanto la seguridad vial («Visión Cero»: casi ninguna víctima mortal a causa del tránsito en 2050) como la eficiencia del tránsito mediante medios técnicos. Pero esto solo será posible si los vehículos se comunican entre sí y también con la infraestructura que los rodea, así como un centro de control de tránsito. Las redes de telefonía celular 5G sentarán las bases.

El automóvil es una célula en un ecosistema móvil

Como es típico en los temas de tecnología, los discursos sobre el automóvil que se comunica están repletos de frases pegajosas. V2X para «vehículo con cualquier elemento» forma la superestructura conceptual para V2V (... a vehículo), V2I (... a infraestructura), V2N (... a la red) y V2P (... al peatón). El automóvil del futuro se comunicará muy activamente con estas partes para llevarlo de A a B de manera más segura, rápida y cómoda posible. Hasta que esto esté terminado y entre en funcionamiento, todavía existe trabajo de desarrollo, coordinación e inversión por realizar. Pero con la red 5G, el prerequisito más importante (un sistema inalámbrico adecuado) ya está listo. Ahora la tecnología tiene que instalarse en el automóvil.

El mejor conductor

Los seres humanos son muy buenos conductores, considerando lo complejo e impredecible que puede llegar a ser el tránsito. Pero la tecnología ahora está haciendo algunas cosas mejor. Los modelos futuros tendrán ojos por doquier mediante cámaras, radares y sensores LiDAR. Además, sabrán la ruta, serán más sensibles, siempre estarán alertas y nunca se cansarán. Si las comunicaciones inalámbricas también entran en juego, entonces la información sobre situaciones remotas, las cuales no son accesibles para el conductor sin ayuda, pueden incorporarse en el sistema de teledirección del vehículo.

Cuando todo funciona: una conducción modelo

Durante la noche, nuestro automóvil se ha actualizado con el software más reciente por medio de redes móviles y ya está listo para su próximo recorrido, ahora con nuevas características. Nuestra conducción modelo automatizada empieza con el ingreso del destino en la computadora de a bordo, la cual primero obtiene el mapa actualizado y la información sobre el tránsito enviada por la red. La calle Beethoven está bloqueada a causa de un accidente que acaba de ocurrir, accidente del que los vehículos implicados han informado de manera automática, y por lo tanto se evita. El tránsito por el centro de la ciudad fluye sin mayores embotellamientos porque el centro de control tiene un panorama general de toda la situación del mismo, y optimiza las fases del semáforo. El reinicio del automóvil cuando una luz roja cambia a verde se orquestó remotamente. El semáforo («unidad lateral en la vía») indica de manera inalámbrica el cambio a verde.

El primer vehículo («host») se hace cargo e inicia una cadena inalámbrica V2V a lo largo del tránsito detenido, y empieza a incrementar la velocidad de manera controlada. Dos calles más adelante, ocurre un incidente crítico: un peatón intempestivamente ingresa en la pista, lo que obliga a un automóvil a realizar una parada automática de emergencia. Una señal V2V enviada de manera simultánea por el automóvil al tránsito detrás de él, incluyendo nuestro vehículo, provoca la misma reacción en todas partes en cuestión de milisegundos, por lo que el incidente no tiene ningún efecto negativo en el tránsito. Tomamos la vía de acceso hacia la concurrida autopista de la ciudad. Nuestra computadora de a bordo informa a los vehículos que están cerca de nosotros que deseamos unirnos y utiliza el espacio que entonces crean. Poco después, se crea un carril de rescate como por arte de magia, porque un vehículo de emergencia está aproximándose. Esto se debe a que el centro de control alertó a todos los vehículos que se encontraban a lo largo de la ruta por medio de comunicaciones móviles.

Llegando a nuestro destino buscamos un espacio en el estacionamiento y le dejamos todo el procedimiento al sistema de gestión del estacionamiento, el cual dirige nuestro automóvil al siguiente espacio libre, en donde se estaciona por sí solo. Una señal de aviso hará que esté disponible nuevamente después de nuestra salida.

Una mirada «bajo el capó» de la tecnología

La conducción modelo deja en claro que un sistema de movilidad basado en redes inalámbricas y en la autonomía del vehículo (C-ITS: sistemas de transporte inteligentes cooperativos) requiere de mecanismos automáticos para una diversidad de situaciones de tránsito (casos de uso). Estos necesitan estandarizarse independientemente del fabricante. Organizaciones como la «5G Automotive Association» (5GAA) están trabajando en esto. La 5GAA incluye representantes de los principales actores de la industria automotriz y de las comunicaciones, entre los que figura Rohde & Schwarz, y, como su nombre sugiere, se centra en las comunicaciones móviles 5G.

La industria automotriz aceptó el proceso de estandarización 5G desde sus inicios para asegurarse de que se tuviera en cuenta sus intereses. Las características intrínsecas de la red 5G de alta velocidad de transmisión, disponibilidad, confiabilidad y corto tiempo de propagación de señales (latencia) la convirtieron en una candidata ideal para interconectar el tránsito en red. Sin embargo, las comunicaciones móviles celulares (tráfico de radiocomunicaciones por medio de la conmutación de las estaciones base) sólo pueden abarcar una parte de las tareas de comunicación. En puntos muertos o situaciones ad hoc, los vehículos deben ser capaces de comunicarse entre sí de manera directa. Una interfaz de enlace lateral («PC5») ya se proporcionó para este propósito en LTE, predecesor de la red 5G, y fue integrada de nuevo en la red 5G. En función del caso de uso, las comunicaciones tienen lugar o por medio de la red (Cellular-VTX, C-VTX, Uu) o por medio del enlace lateral PC5.

Actualmente se ha dejado de lado una tecnología de enlace lateral alternativa basada en WLAN (variante 802.11p) después de que los principales mercados de los EE. UU. y China, así como también prácticamente todos los fabricante europeos, se pronunciaron a favor de la red 5G-PC5.

Hora de inicio

Para poder implementarse estos planes visionarios, las próximas generaciones de vehículos necesitan estar preparadas para la red 5G. La capacidad de las comunicaciones móviles en general ya se ha estandarizado durante años debido al sistema obligatorio de llamadas de emergencia eCall para todos los vehículos nuevos. Sin embargo, la red 5G es mucho más exigente que los estándares anteriores debido al rol central que desempeñarán los escenarios de tránsito en el futuro. Las fallas de conexión no son una opción en aplicaciones de seguridad crítica en tiempo real. Por lo tanto, los fabricantes de unidades telemáticas responsables de las comunicaciones de vehículos y los propios fabricantes de automóviles necesitan el apoyo de expertos en comunicaciones móviles como Rohde & Schwarz.

Una gama completa de equipos de prueba especializados brinda a los desarrolladores y a los integradores de sistemas los medios para integrar de manera eficiente cualquier tipo de sistema inalámbrico, no solo de comunicaciones móviles, sino también Bluetooth, WLAN y GNSS. Los probadores de radiocomunicaciones como el R&S®CMW500 o R&S®CMX500 simulan una red de comunicaciones inalámbricas con todas sus funciones, miden y evalúan el rendimiento de los dispositivos conectados y permiten realizar pruebas de laboratorio de cualquier aplicación 5G, como los casos de uso para la conducción autónoma. También se presta atención especial a las interfaces aéreas del vehículo: las antenas. Los sistemas de medición llave en mano automatizan las pruebas necesarias y eximen a los fabricantes de procedimientos que consumen mucho tiempo, que son propensos a errores y que además requieren de experiencia especial (p. ej., ensayos completos de antenas de vehículos, o FVAT).

Además de equipos de prueba de radiocomunicaciones (móviles), Rohde & Schwarz proporciona a los fabricantes y proveedores de automóviles todo el equipamiento que necesitan para desarrollar y probar componentes eléctricos y electrónicos de vehículos, ya sean sistemas eCall, equipamiento multimedia, buses de datos de vehículos, sensores radar o accionamientos eléctricos. El catálogo de productos también incluye equipamiento para ensayos de compatibilidad electromagnética. Resumen: la conclusión final es que el equipamiento de prueba y medición de Rohde & Schwarz está ahora poniendo en marcha los automóviles del futuro.