דילמת התקשורת האלחוטית בין כלי-רכב אוטונומייים

פורסם ב-דצמבר 11, 2016

התעשייה זנחה את הרעיון של תקשורת LTE בין מכוניות לבין עצמן ובינן לבין תשתיות הכביש. ככל הנראה התחרות העיקרית כיום היא בין תקן DSRC לבין תקן 802.11p

Share via Whatsapp

תחום התקשורת האלחוטית עבור כלי רכב אוטונומיים מתפתח במספר כיוונים בו-זמנית. מפרטים ראשונים כמו למשל מפרט Dedicated Short-Range Communications בתדר של 5.9GHz, שהחל כמיפרט לתקשורת בין הרכב לבין תשתיות כביש לצורכי גביית תשלומים בכבישי אגרה, הת]פתח עם התפתחות רעיון הנהיגה האוטונומית. כיום הוא מיועד להתמודד עם תקשורת מול תשתיות נוספות, כמו תמרורי הגבלת מהירות למשל, כדי לשחרר את המצלמה ממטלת איתור התמרורים בכביש.

אלא שהיישום המעשי אינו קל. במקומות שונים בעולם היקצו לתקן הזה רצועות תדרים שונות, ולא התוקנו בכבישים תמרורים לתקשורת מכונית לתשתיות בכמויות גדולות. לכן עד היום לא התפתח השימוש בתקשורת אלחוטית לצורך נהיגה אוטונומית. אומנם מידע המגיע ממקורות חיצוניים על מגבלות שונות בכביש יכול לסייע מאוד בנהיגה האוטונומית, אולם לא תמיד המידע הזה הוא זמין ולכן לא ניתן לסמוך עליו.

כישלון ה-LTE

התוצאה היא שעד לאחרונה לא נחשבה הקישוריות האלחוטית לדרישה חיונית לצורך הפעלת מכוניות בעלות יכולת נהיגה אוטונומית. אלא שבעוד שרוב הפיתוח בתחום התמקד במערכת הבקרה האוטונומית, לאחרונה גוברת ההכרה בתעשייה בחשיבות התקשורת האלחוטית לצורך קבלת מידע משלים לשיפור הפעילות של מערכת הבקרה האוטונומית.

תקשורת סלולרית לעומת תקשורת ייעודית ישירה
תקשורת סלולרית לעומת תקשורת ייעודית ישירה

מדובר ביישומים חדשים דוגמת הורדה של נתוני מיפוי מעודכנים מהרשת אל הרכב, קבלת מידע על התנוע מכלי-רכב אחרים, ואפילו תיאום הנסיעה בין כלי-רכב. למשל תיאום התנועה של משאיות אשר נעות במהירות אחידה בדרכים בינעירוניות מהירות ושומרות על מרחקים קבועים אחת מהשנייה. היישום הזה של נהיגה מתואמת קיבל את הכינוי platooning.

חברות רבות בדקו את השימוש בתקשורת סלולרית LTE כדי לקשר בין מכוניות לבין תשתיות הכביש או מכוניות אחרות, אולם נתקלו בבעיות זמני ההשהייה הארוכים, המקשה במיוחד על תקשורת בין מכוניות לבין עצמן. נתוני ה-LTE מהרכב זורמים מהמודם ברכב אל תחנת הבסיס המקומית, ממנה אל ליבת הרשת של המפעיל, וממנה בחזרה אל תחנת הבסיס הקרובה כדע להגיע למכונית היעד. הבעיה היא שההליך לוקח זמן רב מאוד, וההשהייה הופכת קריטית כאשר מדובר בשני כלי רכב המצויים בתנועה.

Parameters 802.11a 802.11p
Channel Bandwidth (MHz) 20 10
Bit Rates (Mbps) 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 3, 4.5, 6, 9, 12, 18, 24, 27
OFDM symbol duration (μs) 4 8
Guard duration (μs) 0.8 1.6
Preamble duration (μs) 20 40
Subcarrier Spacing (KHz) 312.5 156.25

בשיטת DSRC לעומת זאת (Dedicated Short-Range Communications), התקשורת מתבצעת ישירות בין שני כלי-הרכב המתקשרים זה עם זה. טכנולוגייית DSRC התפתחה מתוך תקן Wi-Fi 802.11ac של IEEE, ומזכירה במובנים רבים את תקן 802.11p של IEEE, שפותח גם הוא עבור תקשורת ממונעת.

חברת וולוו הסיעה שלוש משאיות בכבישי אירופה במתכונת פלאטון, באמצעות תקשורת ישירה ביניהן בתקן 802.11p. מערכות התקשורת קושרו למכ"ם הנמצא בכל משאית, כדי להבטיח שמרת מרק ביניהן שהוא שווה ערך לשנייה אחת של נסיעה.

תקן 802.11p מבוסס על שימוש ברצועות של 75MHz בטווח התדרים 5.850-5.925GHz. תקן DSRC מבוסס על התאמת טכנולוגיית Wi-Fi בתדר 5MHz לצורכי תeשורת ניידת בין כלי רכב, והוא מיושם בטווח התדרים 5.9GHz וברוחב פס של 30MHz.

בשלב הנוכחי עדיין קשה להעריך איזה מהתקנים יזכה ליישום נרחב יותר בתחום הרכב האוטונומי. בעוד שתקן DSRC נהנה מהמורשת של רכיבים מוכנים, כרטיסים בנויים ופתרונות בשלים שהובאו מעולם ה-Wi-Fi, תקן 802.11p מספק זמני תגובה קצרים יותר הדרושים לתקשורת המיידית שבין המכוניות לבין עצמן, או בינן לבין תשתיות הכביש. יכול להיות שרק בשנת 2020, כאשר יהיה מספיק כלי רכב אוטונומיים או אוטונומיים בחלקם על הכביש, נתין יהיה לדעת מהו התקן המנצח.

הכתבה באדיבות חברת Digi-Key

dgk

פורסם בקטגוריות: Wireless , כללי