V2X celular

Cellular V2X (C-V2X) es un término general que abarca todas las tecnologías V2X del Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) para la movilidad conectada y los vehículos autónomos . Incluye comunicaciones de red tanto directas como celulares y es una alternativa a 802.11p , el estándar especificado por el IEEE para V2V y otras formas de comunicaciones V2X. ^[1]

La tecnología V2X celular utiliza conectividad celular 4G LTE o 5G estandarizada por 3GPP para intercambiar mensajes entre vehículos, peatones y dispositivos de control de tráfico en la vía, como señales de tráfico. Normalmente utiliza la banda de frecuencia de 5,9 GHz, que es la frecuencia designada oficialmente para sistemas de transporte inteligente (ITS) en la mayoría de los países. La tecnología V2X celular puede funcionar sin asistencia de red y supera el alcance de la tecnología DSRC en aproximadamente un 25 %. ^[2]

C-V2X se desarrolló dentro del 3GPP ^[1] para reemplazar a DSRC en los EE. UU. y a C-ITS en Europa. ^[3]

En 2014, la versión 13 del 3GPP impulsó estudios para probar la aplicabilidad de los estándares vigentes en ese momento a V2X. Esto dio como resultado las especificaciones de la versión 14 del 3GPP para comunicaciones C-V2X, finalizadas en 2017. La versión 15 del 3GPP introdujo 5G para casos de uso de V2N y la versión 16 del 3GPP incluye trabajo sobre comunicaciones directas 5G NR para V2V/V2I. ^[4]

En Europa, la UE anunció en julio de 2019 que estaba adoptando un enfoque tecnológicamente neutral para los C-ITS, dejando el camino a futuro para que 4G , 5G y otras tecnologías avanzadas sean parte de las aplicaciones y servicios V2X. ^[5]

En Estados Unidos, la Comisión Federal de Comunicaciones propuso a fines de 2019 que 20 MHz y posiblemente 30 MHz de la banda de 5,9 GHz se asignaran a C-V2X. ^[6] En noviembre de 2020, se aceptó esta propuesta y los 30 MHz superiores (5,895–5,925 GHz) se asignaron a C-V2X. ^[7]

Después de un comienzo lento vinculado a una implementación más lenta de lo esperado de las redes celulares 5G, hubo más de 50 dispositivos C-V2X en el mercado en la primera mitad de 2024. ^[8]

C-V2X tiene los siguientes modos:

• Dispositivo a red: comunicación que utiliza enlaces celulares convencionales para aplicaciones de vehículo a red (V2N), como servicios en la nube en soluciones de extremo a extremo ^{[ jerga ]}
• Dispositivo a dispositivo: comunicación directa sin el uso de programación de red para aplicaciones de vehículo a vehículo (V2V), ^[9] de vehículo a infraestructura (V2I) y de vehículo a peatón (V2P) ^[9], como protección de usuarios vulnerables de la vía y peajes ^[10].

La comunicación en modo 4 de C-V2X se basa en un esquema de asignación de recursos distribuidos, es decir, una programación semipersistente basada en detección que programa los recursos de radio de manera independiente en cada equipo de usuario (UE). ^[11]

Si bien el despliegue de servicios 5G a nivel mundial promete una reducción drástica de la latencia cuando la señal es fuerte ^[12], así como un aumento de la seguridad en comparación con las redes anteriores, ^[13] todos los sistemas de comunicaciones basados ​​completamente en comunicaciones inalámbricas , especialmente las redes más antiguas y rurales, sufren limitaciones inherentes a la comunicación inalámbrica, entre ellas:

• Canales limitados , ^[14] Este límite afectará especialmente a las áreas metropolitanas .
• Velocidades de datos limitadas , ^[15]
• La comunicación inalámbrica es susceptible a influencias externas, que pueden ser hostiles. ^[16]
• En áreas metropolitanas, los límites de propagación de datos se deben al entorno como edificios , túneles ^[17] y también a los efectos Doppler , lo que provoca una reducción de la velocidad de propagación debido a las transmisiones repetitivas requeridas.
• Posible abuso de esta tecnología que lleve a una vigilancia masiva .

La integración de la cobertura de redes no terrestres además de las comunicaciones celulares y directas es una forma potencial de abordar los problemas de latencia y límites de cobertura. La Asociación Automotriz 5G y la Agencia Espacial Europea han analizado el papel de las redes no terrestres en la conectividad del automóvil del futuro y han llegado a la conclusión de que ofrecen muchos beneficios, como la extensión de una conectividad más confiable a las áreas rurales a un costo comparativamente bajo. Esto, a su vez, permitiría mejores servicios digitales y aplicaciones de conducción autónoma. ^[18]

La 5G Automotive Association (5GAA), que agrupa a empresas de los sectores de la automoción, la tecnología y las telecomunicaciones, ha publicado varias "hojas de ruta" ^[19] que destacan tanto los beneficios potenciales de las tecnologías C-V2X como los desafíos técnicos, regulatorios y de mercado a los que se enfrenta. La mayoría de las implementaciones hasta la fecha se han centrado en la seguridad vial y la mejora de la gestión del tráfico, lo que reduce la congestión y la contaminación.

La inteligencia artificial ^{[20] [21]} ofrece una posible solución para gestionar el gran flujo de datos que crecerá a medida que las aplicaciones de comunicaciones C-V2X se expandan en el mercado. Existen dudas sobre la inteligencia artificial (IA) y la toma de decisiones mediante IA. ^[22]

La tecnología C-V2X se está probando en todo el mundo, tanto a nivel de empresas como de industrias y en proyectos piloto financiados con fondos públicos. Por ejemplo, el ETSI , en asociación con la 5GAA y cofinanciado por la Comisión Europea y la Asociación Europea de Libre Comercio , ha organizado varios eventos anuales de pruebas C-V2X llamados " Plugfests ". Estos permiten a las empresas que fabrican unidades C-V2X a bordo, unidades de carretera e infraestructura de clave pública realizar sesiones de pruebas de interoperabilidad para evaluar el nivel de interoperabilidad de sus implementaciones de la tecnología C-V2X y validar su comprensión de los estándares. ^[23]

En octubre de 2023, la 5GAA organizó varias demostraciones en vivo del potencial de la tecnología C-V2X para proteger a los conductores, peatones, ciclistas y otros usuarios vulnerables de la carretera en las instalaciones de pruebas Mcity de la Universidad de Michigan en Ann Arbor. ^[24]

En junio de 2024, el Departamento de Transporte de Estados Unidos anunció que otorgaría 60 millones de dólares en subvenciones para promover tecnologías de vehículos conectados e interoperables en el marco de un programa denominado "Salvar vidas con conectividad: acelerar la implementación de V2X". ^[25] Dijo que las subvenciones a los beneficiarios de Arizona, Texas y Utah servirían como modelos nacionales para acelerar y estimular nuevas implementaciones de tecnologías V2X.

• Pino Porciello. "Seguridad para las ciudades inteligentes". Elektronik Industrie (en alemán) (8/2018): 14-17.
• Toghi, Behrad (2019). "Acceso múltiple en V2X celular: análisis de rendimiento en redes vehiculares altamente congestionadas". Conferencia sobre redes vehiculares del IEEE : 1–8. arXiv : 1809.02678 . Código Bibliográfico :2018arXiv180902678T.
• Stan Dmitriev (28 de noviembre de 2017). “Los coches autónomos generarán más de 300 TB de datos al año”.
• Behrad Toghi (31 de enero de 2019). "Acceso múltiple en V2X celular: análisis de rendimiento en redes vehiculares altamente congestionadas". Conferencia sobre redes vehiculares (VNC) del IEEE de 2018. págs. 1–8. arXiv : 1809.02678 . doi :10.1109/VNC.2018.8628416. ISBN 978-1-5386-9428-2. Número de identificación del sujeto  52185034.

• Sitio web oficial de la Asociación Automotriz 5G (5GAA)