Tương lai của kết nối tự động cho ô tô

V2X hỗ trợ nhiều chế độ kết nối

Vehicle-to-Vehicle (V2V): Kết nối phương tiện với phương tiện, cho phép các xe giao tiếp với nhau để chia sẻ thông tin về tốc độ, vị trí và hướng đi. Công nghệ này có thể giúp ngăn ngừa tai nạn bằng cách đưa ra cảnh báo về khả năng va chạm hoặc điều kiện lái xe không an toàn.

Vehicle-to-Infrastructure (V2I): Kết nối phương tiện giao thông với cơ sở hạ tầng, cho phép các xe giao tiếp với hạ tầng đường bộ, chẳng hạn đèn giao thông, biển báo và các cảm biến đường bộ. Công nghệ này có thể tối ưu hóa lưu lượng giao thông và cải thiện an toàn bằng cách cung cấp thông tin theo thời gian thực về điều kiện giao thông và các biển báo phía trước.

Vehicle-to-Pedestrian (V2P): Kết nối phương tiện với khách bộ hành, bao gồm giao tiếp giữa xe và người đi bộ, thông thường bằng cách sử dụng các thiết bị di động hoặc thiết bị đeo. Công nghệ này hướng tới nâng cao độ an toàn cho người đi bộ bằng cách cảnh báo người lái xe về sự hiện diện của người đi bộ và ngược lại.

Vehicle-to-Network (V2N): Kết nối phương tiện với mạng lưới, bao gồm giao tiếp giữa xe và các dịch vụ mạng, trong đó có các hệ thống vận hành trên đám mây. Công nghệ này giúp truy cập vào các loại dữ liệu và dịch vụ thời gian thực cập nhật hướng đi, điều kiện thời tiết và các thông tin có thể hỗ trợ lái xe khác.

Vehicle-to-Device (V2D): Kết nối phương tiện với thiết bị, bao gồm tương tác giữa xe và các thiết bị được kết nối khác như điện thoại thông minh hoặc hệ thống nhà thông minh.

V2X là công nghệ trọng yếu để phát triển năng lực lái xe tự động hoàn toàn vì có khả năng nhận thức tình huống cao hơn các loại cảm biến như radar, camera và lidar. Mặc dù các loại cảm biến này là công nghệ thiết yếu để phát hiện các vật thể trong tầm nhìn thẳng, V2X tạo ra các cảm biến có thể phát hiện các đối tượng nằm ngoài tầm nhìn thẳng. Công nghệ V2X có thể hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết và ánh sáng, bao gồm mưa, tuyết, tầm nhìn kém và khi có chướng ngại vật.

Hiện tại, các nhà sản xuất ô tô và nhà phát triển cơ sở hạ tầng trên toàn thế giới sử dụng các công nghệ kết nối tầm ngắn chuyên biệt Dedicated Short-Range Communication (DSRC) và công nghệ kết nối qua mạng di động Cellular-V2X (C-V2X). DSRC là một công nghệ cũ sử dụng Wi-Fi trong phổ tần 5,9GHz để liên lạc, trong khi CV2X là một công nghệ mới hơn, khai thác các mạng di động kể cả 5G, để tạo ra một hệ sinh thái kết nối toàn diện hơn.

Kết nối tầm ngắn dùng riêng (DSRC) là một tiêu chuẩn dựa trên IEEE 802.11p. Công nghệ này có độ trễ thấp, phạm vi kết nối từ 300 đến 1000 mét và được thiết kế chủ yếu cho kết nối V2V và V2I.

Một điểm mạnh quan trọng của công nghệ này là có tiêu chuẩn hoàn thiện với các giao thức được xác định rõ ràng và các ứng dụng tin cậy và ổn định. Công nghệ DSRC tích hợp các cơ chế an ninh bảo mật và bảo vệ quyền riêng tư được thiết kế đặc biệt cho kết nối phương tiện giao thông, cung cấp năng lực bảo vệ mạnh mẽ với chi phí điện toán tối thiểu, nâng cao hiệu quả khi sử dụng trong các hệ thống trên xe. Nền tảng tiêu chuẩn mở của DSRC tăng cường hơn nữa khả năng tương tác, cho phép công nghệ này kết nối liền mạch các nhà sản xuất xe ô tô và các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng và không bị các công nghệ độc quyền cản trở. Độ trễ thấp cho phép DSRC kết nối theo thời gian thực để có thể áp dụng trong các tính năng đảm bảo an toàn trọng yếu như tránh va chạm và phanh khẩn cấp.

Tuy nhiên DSRC vẫn có những hạn chế đáng kể. Hạn chế lớn nhất là phạm vi và mức độ thâm nhập khi không có tầm nhìn thẳng (NLOS). Các tòa nhà, địa hình và các chướng ngại vật khác có thể làm suy yếu cường độ tín hiệu, giảm độ tin cậy của công nghệ này trong các khu vực đô thị. Khả năng mở rộng hạn chế là một quan ngại khác, vì DSRC có băng thông cố định, khiến hiệu năng của công nghệ này có thể bị suy giảm trong môi trường mật độ giao thông dày đặc, khi có nhiều phương tiện đồng thời cùng kết nối.

Trong khi đó Cellular Vehicle-to-Everything (CV2X) là tiêu chuẩn mới hơn, dựa trên các tiêu chuẩn di động LTE và 5G của Dự án Đối tác Thế hệ thứ 3 (3GPP).

Một trong những lợi ích chính của C-V2X là phạm vi và độ phủ sóng. Sử dụng giao diện thông tin di động tầm xa Uu, C-V2X có thể khai thác cơ sở hạ tầng hiện có, tạo ra vùng phủ có bán kính lớn hơn nhiều so với DSRC, yếu tố đặc biệt thuận lợi cho các ứng dụng V2N như quản lý lưu lượng động và cập nhật phần mềm qua mạng không dây (OTA). Các phương thức mã hóa và điều chế tiên tiến cho phép C-V2X hoạt động tốt trong điều kiện không có tầm nhìn thẳng, nâng cao độ tin cậy của công nghệ này hơn trong môi trường đô thị với nhiều tòa nhà và các chướng ngại vật khác. Điểm mạnh tiếp theo là khả năng mở rộng. Nhờ vận hành qua mạng di động, công nghệ có thể hỗ trợ nhiều phương tiện giao thông được kết nối mà không gặp phải các vấn đề tắc nghẽn phổ như DSRC. Hơn nữa, khả năng tương thích sẵn với 5G giúp tăng cường tiềm năng tương lai của C-V2X, hỗ trợ các tính năng kết nối độ trễ thấp siêu tin cậy (URLL) và kết nối máy móc quy mô lớn (mMTC), mở ra các phương án sử dụng V2X mới khi các mạng 5G mở rộng.

Mặc dù vậy, C-V2X vẫn tồn tại một số vấn đề. Phụ thuộc mạng là một trong những vấn đề chính. C-V2X dựa vào cơ sở hạ tầng di động hiện có để hỗ trợ V2N và các dịch vụ khác. Tuy nhiên, vùng phủ sóng kém và thiếu ổn định ở các vùng nông thôn và các khu vực chưa có đầy đủ dịch vụ có thể làm giảm hiệu quả của công nghệ này. Vấn đề tiếp theo là sự hoàn thiện của tiêu chuẩn. C-V2X vẫn đang được phát triển và chỉ có thể phát huy toàn bộ năng lực khi mạng 5G được triển khai rộng rãi. Cuối cùng, công nghệ này có thể phải đối mặt với các vấn đề về quy định và phân bổ phổ tần. Khác với DSRC, C-V2X phải cạnh tranh trong phổ di động dày đặc, mặc dù ngày càng có nhiều hỗ trợ pháp lý cho việc phân bổ thêm băng thông cho các dịch vụ V2X.

Khi các mạng 5G được mở rộng, C-V2X có khả năng trở thành công nghệ V2X chủ đạo, hỗ trợ nhiều phương án sử dụng hơn, bao gồm các ứng dụng đảm bảo an toàn trọng yếu cho tới các ứng dụng thông tin giải trí và quản lý lưu lượng theo thời gian thực.

C-V2X dường như là lựa chọn tốt hơn cho giao thông kết nối trong tương lai, trong khi đó DSRC là lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng V2X có mức độ đặc thù và bản địa hóa cao.

Đo kiểm V2X

Đo kiểm công nghệ V2X trong môi trường thực tế gặp nhiều khó khăn do sự phức tạp vốn có. Các vấn đề chính bao gồm suy giảm tín hiệu và ảnh hưởng của nhiễu đến độ tin cậy của kết nối V2X, đặc biệt là ở các khu vực đô thị có chướng ngại vật như các tòa nhà và tắc nghẽn giao thông. V2X phải xử lý hiệu quả nhiều tình huống lái xe, và rất khó để mô phỏng hàng triệu tình huống tiềm ẩn mà xe có thể gặp.

Hơn nữa, để đo kiểm các kịch bản di chuyển tốc độ cao và nhiều biến động cần duy trì độ trễ thấp và kết nối đáng tin cậy, cũng như đồng bộ hóa chính xác và truyền dữ liệu ổn định giữa các phương tiện và cơ sở hạ tầng.

Chi phí đo kiểm hệ thống V2X trong điều kiện thực tế có thể rất cao, đặc biệt đối với các nhà sản xuất nhỏ hoặc các đối tác trong hệ sinh thái. Để triển khai đội xe phục vụ đo kiểm, xây dựng đường đo và duy trì cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc đòi hỏi nguồn lực tài chính và hậu cần lớn. Chi phí đo kiểm có thể là rào cản lớn đối với nhiều đối tác trong hệ sinh thái V2X, chẳng hạn như các công ty khởi nghiệp hoặc nhà cung cấp Cấp 2.

Tuy nhiên, Keysight cung cấp các giải pháp đo kiểm cho cả hai loại hình kết nối V2X bằng các giải pháp mô phỏng và giả lập trong phòng thí nghiệm để giải quyết những thách thức đo kiểm trong môi trường thực tế. Ngoài ra, Keysight còn cung cấp các giải pháp đo kiểm tự động để đảm bảo hệ thống V2X tuân thủ các thông số kỹ thuật đo kiểm khác nhau khi được triển khai.