車同士やインフラとどのように通信するか

今日では、24時間365日監視が必要な高齢者を含め、多くの高齢者がウェアラブルデバイスを使用して健康状態を監視しています。突然、これらのデバイスの1つが、ユーザーが転倒して助けを呼ぶことができないという信号を緊急対応要員に送信します。救急隊は倒れた人の自宅に救急車を派遣します。この「スマート」救急車には、車両対車両(V2X)通信が搭載されており、インフラストラクチャに接続して通信し、制御することができます。このシステムは市内の信号を制御して、患者の自宅や病院に向かう救急車のための優先通路を作成します。

さらに、救急車がルート付近を通過することを他の車両に事前に警告し、衝突の可能性を回避します。

 

ほとんどの人にとって、このようなシステムは、数年後には恩恵を受けることになる未来的なもののように思われます。実際には、この技術はすでに存在し、世界中のいくつかの都市で使用されています。

 

残念ながら、その有効性は、互換性のあるシステムを搭載した車両の数と、重要な通信用に予約されているスペクトルに大きく依存します。

 

V2VおよびADASシステム

 

車車間 (V2V) およびV2Xシステムの重要な用途の1つは、いくつかの高度運転支援システム (ADAS) を有効にすることです。私たちが話しているのは、完全な自動運転車だけではありません。早期警報システム、駐車や高速道路での巡航などの半自動運転、交通管制や監視など、あらゆる形態の運転者支援も含まれます。

 

たとえば、システムが交通渋滞、事故、または前方の道路封鎖に関する信号をインフラから受信すると、車両は道路上で減速を開始できます。

 

逆に、無人車両は、交差点(四つ角の交差点など)で他の車両を検出し、いつ優先権があるかを判断することができます。

 

トラックのプラトーニング

 

V2VおよびV2Xシステムの初期のアプリケーションの1つは、トラックの隊列走行です。欧州連合は、トラックが一緒に走行し、燃料消費を削減し、他の車両を追跡している間に運転手が休憩できるようにするための安全な運転中システムの開発を支援するために、いくつかの多国籍プログラムに投資してきました。

 

EUが資金提供しているコンパニオン・プロジェクトによれば、トラックの隊列走行が実現すれば、欧州連合だけで年間10億リットル以上の燃料を節約できるという。

 

このプロジェクトの主要な技術パートナーは NXPセミコンダクターズ。同社のRoadLINK 小隊編成システムは IEEE 802.11p (DSRC) Wi-Fi規格 NXPのレーダー技術により、トラック間の遅延が135ミリ秒と短い通信が可能になり、先頭のトラックに応じて必要なアクションを実行できます。

 

Wi-Fi対C-V2X

 

前述のように、これらのシステムが効果的に通信するには、インフラストラクチャと車両の両方が互換性のある共有ネットワークに接続されている必要があります。

 

V2VおよびV2Xテクノロジーについて話すとき、専用短距離通信 (DSRC) の概念について言及する必要があります。これは、自動車用に特別に設計された、一方向または双方向の短距離から中距離の無線通信チャネルを表します。

 

全員が同じ周波数で通信できるようにするために、いくつかの政府は、高度道路交通システム (ITS) 用に一定の周波数帯域を予約しています。米国と欧州連合はともに5.9GHz帯を選択しました。

 

1999年10月、米国連邦通信委員会 (FCC) は、ITSで使用するために5.9 GHz帯域の75 MHzのスペクトルを割り当てました。そして2008年8月、欧州電気通信標準化機構 (ETSI) は、5.9 GHz帯域の30 MHzのスペクトルをITSに割り当てました。

 

過去10年間にわたり、交通管理、緊急車両信号優先、交差点衝突回避、電子駐車料金支払い、通行料金徴収、その他の交通サービスなど、さまざまなITSアプリケーションにいくつかのシステムが使用されてきました。

 

これらのほとんどは、短距離無線通信用のWi-Fi接続の一種であるIEEE 802.11pを使用しており、これにより車両環境での無線アクセス (WAVE) が追加されます。IEEE 802.11pとその上位層標準であるIEEE 1609は、ETSI ITS-G5として知られる車両通信の欧州標準の基礎となっています。

 

このWi-Fi規格の主な利点は、無料で使用でき、ITS用に予約されている5.9 MHzの周波数帯域を利用し、すでに世界中の多くの都市で導入されていることです。

 

しかし、携帯電話業界は、IEEE 802.11pに基づくコネクテッド ビークルとインフラストラクチャの開発に満足していませんでした。彼らは、特に新しい第5世代セルラーネットワーク(5G)を活用した車両通信の世界標準を目指しています。そのために、同社は3GPP仕様に基づいて、V2VおよびV2X、セルラーV2X (C-V2X) トラフィック インテリジェント システム向けの製品を開発しました。

 

5Gネットワークが一部の都市で導入され始めたため、携帯電話業界はV2VおよびV2Xのシステムを構築するためにLTE (4G) に重点を置いています。ほとんどのサービス、特に車車間通信では低遅延が求められるため、携帯電話での使用に5.9 GHzへのアクセスを求め、DSRCスペクトルの独占使用を訴えています。

 

ヨーロッパにおける接続システムの戦い

 

1年前、欧州委員会はついに、LTEと5Gセルラー技術をリモートインフラストラクチャとクラウドサービスへの追加通信に使用しながら、車両間および車両とインフラストラクチャ間の直接リンクのベースライン技術としてITS-G5標準を承認する委任行為(法案)を発行しました。欧州議会は4月17日に最終的にこの文書を承認した。

 

携帯電話会社とインフラメーカーはこの決定に不満を示した。彼らは、ITS-G5が製造されるすべての車両に携帯電話接続が組み込まれること、およびサブスクリプション料金による追加収入をもたらすことに対する脅威であると考えています。

 

委員会と議会は法案の承認に足並みを揃えていたが、最終決定は閣僚理事会に委ねられていた。通常、理事会は議会の決定を、多少の修正を加えて承認するが、今回の場合、携帯電話業界からの圧力を無視するのは難しすぎた。

 

2019年7月、欧州理事会は委員会の決定を覆し、法案を委員会に差し戻した。委員会は、コネクテッドカーの標準的な使用方法を自動車メーカーと運営者に決定させる「中立的な」アプローチで、欧州議会と理事会への新たな提案を起草する必要がある。

 

これは、DSRC ITS-G5規格をサポートする企業にとって大きな打撃となりました。

 

市場には2つの異なるシステムがあり、どちらかを車両内の通信の基盤として使用できる可能性があるため、それらの互換性を確保し、サービスが継続的に動作するようにすることが課題となります。

 

おそらく最大の問題は現在のインフラです。都市や交通当局は、ヨーロッパ全土ですでにDSRC Wi-Fiに数百万ドルを投資しており、現在ではC-V2Xを使用して車両と通信するために、既存のシステムにセルラー接続を追加する必要があります。

 

12月に発足した新しい欧州委員会は、9月に予定されているITSに関する新しい委任法令をまだ定義していない。

 

FCCと自動車業界の戦い

 

米国のITSサービス市場もこの戦いから外れているわけではない。携帯電話事業者は、5.9GHz帯域の独占使用を求めているだけでなく、大規模なIoTや音声アプリケーションなど、LTE上の追加サービスにも使用したいと考えています。

 

2016年に、自動車連盟はバラク・オバマ大統領に手紙を送り、携帯電話業界が周波数帯をコントロールしようとしていることに対する懸念を表明した。「延期を求めている携帯電話事業者は、安全性が極めて重要なアプリケーションに悪影響を及ぼし、公共の利益を危険にさらすような方法で5.9GHz DSRC帯域を再構成しようとしている」と書簡には記されている。「これでは10年以上の研究開発が無駄になり、DSRCの命を救うメリットもおそらく10年遅れることになるだろう。」

 

最近、FCCは、以前に予約されていた5.9 GHz帯域の一部をLTE、5G、Wi-Fi 6などの他のアプリケーションに解放するという考えに前向きであることを示しました。

 

いくつかの業界団体、フォルクスワーゲン、NXP、ITSアメリカなどの自動車メーカーは、交通安全上極めて重要な通信に現在使用されている周波数帯域の大部分を譲渡するという提案を撤回し、人命を最優先にするようFCCに求める意見書を提出した。

 

ITSAはさらに、「FCCは、これらの命を救う技術が30MHzの周波数帯でのみ正常に動作し続けることを示す分析や証拠なしに、この変更を提案している」と述べた。 … その提案は、より安全な交通ネットワークの構築において5.9GHz帯が果たす役割についての不完全かつ誤った理解に基づいています。」

 

DRSC、セルラー、Wi-Fi用の5.9 GHz帯域を確保することは、ADASや自動運転車の将来など、輸送における人命救助アプリケーションの開発を継続するために不可欠です。家庭用Wi-Fiやその他の携帯電話サービスなどの他の用途を許可すると、サービスの中断や干渉が発生し、一部の重要なシステムが安全に使用できなくなる可能性があります。

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