La 5G pour libérer le potentiel de la conduite automatisée

Des réseaux sans fil solides et omniprésents avec une couverture étendue, des vitesses élevées de transfert de données et un faible temps de latence sont les aspects essentiels d'une conduite automatisée sûre. Des chercheurs financés par l'UE ont mis au point des concepts avant-gardistes de réseaux de véhicules vers tout (V2X, pour Vehicle to everything) de bout en bout, optimisés et basés sur la technologie 5G de la prochaine génération.


La conduite automatisée intégrant la V2X est amenée à renforcer considérablement la sécurité et le confort de conduite. En partageant les données avec les véhicules et l'infrastructure environnants, les systèmes V2X peuvent sensibiliser les conducteurs aux dangers potentiels imminents et améliorer considérablement la prévention des collisions. La technologie V2X interagit en particulier avec le système de communication de la voiture, où les informations provenant des capteurs et d'autres sources sont transmises via des liaisons à large bande passante, à faible temps de latence et à haute fiabilité.

Piloté par Ericsson le projet 5GCAR financé par l'UE a fait la démonstration et validé des concepts de construction d'un réseau V2X qui utilise la 5G de manière innovante. Les travaux ont principalement porté sur le développement de nouveaux composants pour la conception d'interfaces radio et d'architectures de réseau afin de répondre aux exigences V2X les plus strictes de l'industrie automobile.

Innovations au niveau de l'interface radio

"Offrir des services sensibles au temps de latence qui exigent une fiabilité, une disponibilité et une sécurité extrêmement élevées dans une zone de couverture étendue se fait au détriment de débits de données élevés", fait remarquer le Dr Mikael Fallgren, coordinateur du projet. Pour relever ce défi, le projet a proposé plusieurs composants de pointe en matière d'infrastructure, de "sidelink" (liaison latérale) et de technologie de positionnement.

Les chercheurs ont proposé d'utiliser des bandes de fréquences de l'ordre du centimètre et du millimètre (mmWave) comme spectres candidats pour atteindre les objectifs de débit de données mobiles élevé. Parmi les principales technologies connexes étudiées, citons les systèmes multi-antennes réalistes, les techniques de formation de faisceaux et de diffusion d'ondes millimétriques, le suivi des canaux à mobilité élevée, les techniques de diversité, l'allocation et la gestion des ressources et les techniques de contrôle des interférences. Le multiplexage dynamique de différents types de trafic et des conceptions de trames radio ont également été étudiés.

Les concepts proposés liés à la technologie V2X de 5GCAR, basée sur "sidelink", comprenaient un mécanisme de découverte assistée par réseau, la conception de signaux de référence et de synchronisation, l'atténuation des interférences dans les canaux adjacents, la gestion des ressources radio, et des mécanismes de contrôle et de programmation de l'alimentation. Il ne fait aucun doute que les composants "sidelink" proposés par 5GCAR peuvent compléter les communications cellulaires afin d'améliorer la fiabilité du service V2X.

Une combinaison d'algorithmes de suivi sophistiqués comme le filtre à particules et la géolocalisation radio sont essentiels pour renforcer la précision du positionnement. 5GCAR a étudié un algorithme de positionnement dans le cas de figure d'une seule station de base et de réseaux d'antennes installés à la station de base et au terminal. Des extensions possibles du protocole de positionnement pour une normalisation à venir ont également été étudiées.

Innovations au niveau de l'architecture de réseau

5GCAR a proposé des concepts d'architecture de réseau avancée et prend en charge les services et applications V2X. Les améliorations couvraient un large éventail de domaines, dont l'orchestration et la gestion des réseaux, la sécurité des réseaux, la coopération multiconnectivité et l'informatique de pointe. La définition d'unités routières flexibles et reconfigurables ainsi que le concept connexe de zones intelligentes en sont un exemple représentatif.

De nouvelles procédures ont été proposées pour accroître la sensibilisation du réseau. Les technologies connexes permettent aux services V2X d'informer le réseau sur la zone de référence du service, la trajectoire du véhicule, la quantité de données à transmettre, la durée prévue du service, etc. Ces informations devraient être utilisées soit pour optimiser la prestation des services du côté du réseau, soit pour informer le service de la capacité du réseau à assurer le service.

Le projet a également mis en évidence l'utilisation de liaisons multiples (véhicule-à-véhicule et véhicule-à-réseau) et de technologies d'accès radio multiples — inférieures à 6 GHz et ondes millimétriques — d'une importance capitale pour améliorer la fiabilité et le débit des données. D'autres solutions architecturales visant à soutenir le déploiement de cas d'utilisation dans des scénarios multi-opérateurs ont également été fournies.

Dans l'ensemble, 5GCAR a proposé des solutions d'interface radio et d'architecture de réseau qui tirent parti de la 5G et qui sont adaptées aux besoins de l'industrie automobile. "Nos solutions techniques visent des temps de latence très faibles, inférieurs à cinq millisecondes, une très grande fiabilité (99,999 %) et une précision de positionnement du véhicule inférieure à un mètre", ajoute M. Fallgren.


Pour plus d'information voir: projet GCAR