บทนำ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การใช้รถยนต์อัจฉริยะมีการเติบโตอย่างมาก รถเหล่านี้ติดตั้งเซนเซอร์ต่างๆ เพื่อเก็บข้อมูลเกี่ยวกับประสิทธิภาพ ตำแหน่ง และพารามิเตอร์ที่สำคัญอื่นๆ ข้อมูลนี้จะถูกส่งไปยังเครื่องจักรส่วนกลางเพื่อการประมวลผลซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของยานพาหนะ ระบบติดตามและวินิจฉัยยานพาหนะแบบดั้งเดิมเผชิญกับข้อจำกัดด้านความเร็ว ความจุข้อมูล และการเชื่อมต่อ ทำให้การรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์เป็นเรื่องที่ท้าทาย สิ่งนี้เป็นอุปสรรคต่อประสิทธิผลการทำงาน นอกจากนี้ การใช้เครือข่ายเซลลูลาร์แบบดั้งเดิมอาจส่งผลให้การสื่อสารไม่น่าเชื่อถือ นี่คือจุดที่เทคโนโลยีการสื่อสาร 5G เข้ามามีบทบาทสำคัญ ซึ่งจะทำให้การเชื่อมต่อรวดเร็วและเสถียรยิ่งขึ้นสำหรับการติดตามยานพาหนะและการวินิจฉัยแบบเรียลไทม์

รถยนต์อัจฉริยะ

เทคโนโลยียานพาหนะที่เชื่อมต่อมีหลายประเภท:

• ยานพาหนะกับโครงสร้างพื้นฐาน (V2I): เกี่ยวข้องกับการสื่อสารระหว่างยานพาหนะและโครงสร้างพื้นฐานริมถนนเพื่อปรับปรุงการจราจรและความปลอดภัย
• ยานพาหนะกับยานพาหนะ (V2V): ช่วยให้ยานพาหนะสามารถสื่อสารกันได้ เพิ่มความปลอดภัยด้วยการแบ่งปันข้อมูลเกี่ยวกับความเร็ว ตำแหน่ง และข้อมูลที่เกี่ยวข้องอื่นๆ
• ยานพาหนะกับระบบคลาวด์ (V2C): เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างยานพาหนะและแพลตฟอร์มบนคลาวด์สำหรับบริการและแอปพลิเคชันต่างๆ
• ยานพาหนะกับคนเดินถนน (V2P): อำนวยความสะดวกในการสื่อสารระหว่างยานพาหนะและคนเดินถนน เพิ่มความปลอดภัยและความตระหนักรู้บนท้องถนน
• ยานพาหนะกับทุกสิ่ง (V2X): ครอบคลุมกรอบการสื่อสารโดยรวม รวมถึง V2I, V2V, V2C และ V2P สร้างระบบนิเวศที่เชื่อมต่อที่ครอบคลุม

เครื่องส่งสัญญาณที่สามารถพบได้ในยานพาหนะ โครงสร้างพื้นฐานริมถนน อุปกรณ์หลังการขาย หรืออุปกรณ์พกพา

เราจะคาดหวังประสบการณ์การเดินทางแบบใดในโลก V2X

รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างที่สร้างแรงบันดาลใจว่ายานพาหนะส่วนบุคคลในอนาคตจะมีลักษณะอย่างไร:

1. ผู้ใช้รถสามารถเรียกรถผ่านแอปมือถือได้
2. ยานพาหนะจะขับเองหรือถูกควบคุมโดยมนุษย์หรือ AI จากระยะไกล ขณะที่แอปการเดินทางของผู้ใช้จะสื่อสารกับยานพาหนะผ่านเครือข่ายมือถือเพื่อปรับแต่งการตั้งค่า
3. ยานพาหนะมีความสามารถในการขับด้วยตัวเองและค้นหากลุ่มรถ (ขบวนรถ) ที่เหมาะสมที่สุดตามความต้องการของผู้ใช้งาน ซึ่งสามารถเคลื่อนที่เพื่อเข้าร่วมกลุ่มที่เลือกได้และประหยัดพลังงานโดยให้รถวิ่งตามในระยะห่างที่สั้นมาก
4. ยานพาหนะใช้ระบบนำทางแบบสองทางเพื่อนำทางเลี่ยงถนนที่คับคั่งด้วยการรับและให้ข้อมูลการจราจรแบบเรียลไทม์
5. ผู้ใช้สามารถควบคุมรถเพื่อออกจากทางหลวงและขับไปตามเส้นทางที่สวยงามที่แนะนำโดยระบบนำทางที่เชื่อมต่อได้
6. ยานพาหนะจะส่งผู้ใช้ไปยังจุดหมายปลายทาง
7. ยานพาหนะสามารถขับเองไปยังลานจอดรถอัตโนมัติหรือไปยังผู้ใช้รายอื่นได้

ความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับเสาอากาศรอบทิศทางและความแรงของสัญญาณ

การเอาชนะความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับเสาอากาศรอบทิศทางและความแรงของสัญญาณเป็นอุปสรรคสำคัญในการพัฒนา "เสาอากาศอัจฉริยะ" อุปสรรคสำคัญอยู่ที่การวมการสื่อสารผ่านมือถือกับเทคโนโลยีเสาอากาศอย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไป สัญญาณจะถูกส่งจากเสาอากาศที่ติดตั้งบนหลังคาไปยังระบบอิเล็กทรอนิกส์ออนบอร์ดผ่านการเชื่อมต่อสายเคเบิล ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ในห้องโดยสารของคนขับ อย่างไรก็ตาม ความต้องการแบนด์วิดท์ที่พุ่งสูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการมาถึงของเครือข่าย 5G ที่ใช้ช่วงความถี่ที่กว้างขึ้นตั้งแต่ 6 GHz ถึง 100 GHz นำไปสู่การสูญเสียสัญญาณจำนวนมากเมื่อส่งผ่านสายเคเบิล เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จะต้องติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการประมวลผลสัญญาณไว้ใกล้กับเสาอากาศ โดยอาจอยู่ใต้หลังคาโดยตรงหรือภายในเสาอากาศเองก็ได้ อย่างไรก็ตาม โซลูชันนี้ก็มีความท้าทายใหม่ นั่นก็คือ การทำให้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต้องเผชิญกับสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานได้

นอกจากนี้ ช่วงความถี่ที่ขยายออกยังส่งผลให้การลดทอนสัญญาณวิทยุเพิ่มขึ้น ทำให้การรับสัญญาณมีระยะทางที่สั้นลง สิ่งนี้ถือเป็นความท้าทายเฉพาะสำหรับเสาอากาศรอบทิศทาง ซึ่งอาจประสบปัญหาในการรับสัญญาณหรือรับสัญญาณได้เพียงจำกัดเท่านั้น แม้ว่าการจัดวางเสาอากาศอย่างแม่นยำจะสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ แต่จำเป็นต้องติดตั้งเสาอากาศจำนวนมากบนอุปกรณ์ ดังนั้นจึงสามารถใช้เสาอากาศที่หันไปทางเครื่องส่งสัญญาณเท่านั้น นอกจากนี้ อุปกรณ์ริมถนนจะต้องติดตั้งเสาอากาศทิศทางเพื่อส่งสัญญาณไปยังยานพาหนะที่ผ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ

5G และ IoT บนมือถือ

เทคโนโลยี 5G รองรับบริการ 3 ประเภทหลัก:

• ความเร็วของการเชื่อมต่อแบบไร้สายที่เพิ่มขึ้น (eMBB): หมวดหมู่นี้เป็นรากฐานสำหรับประสบการณ์ในรถยนต์ที่สมจริง เช่น ความจริงเสริม แผนที่ดิจิทัลที่มีความแม่นยำสูง และการอัปเดตเฟิร์มแวร์อย่างต่อเนื่อง คุณสมบัติขั้นสูงเหล่านี้จะช่วยเพิ่มความต้องการแบนด์วิดท์ข้อมูลที่สูงขึ้น
• การรับส่งข้อมูลจะเสถียรมากขึ้น (URLLS): หมวดหมู่นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับฟังก์ชันที่สำคัญต่อภารกิจ เช่น ระบบความปลอดภัยในยานพาหนะ เช่น การสื่อสารระหว่างยานพาหนะและยานพาหนะถึงโครงสร้างพื้นฐาน (V2X) และการขับขี่อัตโนมัติ ฟังก์ชันเหล่านี้ต้องการการสื่อสารที่เชื่อถือได้สูงและมีความหน่วงเวลาต่ำมากเพื่อให้แน่ใจถึงประสิทธิภาพและความปลอดภัยที่เหมาะสมที่สุด
• การรองรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์จำนวนมาก (MMTC): เซนเซอร์จำนวนมากที่พบในเมืองอัจฉริยะ บ้าน และรถยนต์สร้างข้อมูลจำนวนมหาศาลที่ต้องมีการสื่อสารอย่างปลอดภัยผ่านเกตเวย์ไปยังเซิร์ฟเวอร์ระยะไกลบนคลาวด์ที่โฮสต์บริการและข้อมูลระยะไกล

เสาอากาศและเทคโนโลยีไร้สายสำหรับ 5G

เสาอากาศที่ใช้สำหรับ 5G โดยทั่วไปจะมีขนาดเล็กกว่าเสาอากาศที่ใช้สำหรับสัญญาณโทรศัพท์มือถือรุ่นก่อนๆ แต่ให้ความแม่นยำสูงกว่าและมีค่าความหน่วงต่ำกว่า เทคโนโลยี 5G ใช้การสลับพลังงานอัจฉริยะเพื่อปรับให้การสร้างลำแสงเหมาะสมที่สุด ซึ่งเป็นเทคโนโลยีเสาอากาศแบบแอ็คทีฟที่ใช้ลิงก์คลื่นวิทยุแบบทิศทางเพื่อมอบแบนด์วิดท์สูงให้กับอุปกรณ์เคลื่อนที่ที่ต้องการพร้อมกัน

เสาอากาศ 5G และโมดูลไร้สายรองรับระบบอินพุต-เอาต์พุตหลายรายการ (MIMO) จำนวนมาก ทำให้สามารถติดต่อสัญญาณวิทยุแบบกำหนดเป้าหมายระหว่างเครื่องส่งสัญญาณ 5G ได้ อุปกรณ์ MIMO 3 มิติและขนาดใหญ่รุ่นล่าสุดมีเครื่องส่งและเครื่องรับสัญญาณหลายเครื่องที่ทำงานภายในชุดเทอร์มินัลเดียวช่วยให้สามารถส่งข้อมูลได้รวดเร็วยิ่งขึ้น นอกจากนี้ เสาอากาศ 5G จำนวนมากยังรองรับสัญญาณ 4G LTE อีกด้วย แม้ว่าเสาอากาศรถยนต์ 5G ส่วนใหญ่จะมีลักษณะคล้ายกับเสาอากาศ 4G แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีขนาดเล็กและเพรียวบางกว่า

5G จะช่วยให้ C-V2X ขั้นสูงใช้งานได้

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี 5G เหมาะเป็นพิเศษสำหรับการสื่อสารแบบเซลลูลาร์ V2X (C-V2X) ซึ่งช่วยให้สามารถสื่อสารได้สองทิศทางและสามารถทำงานได้ในระยะทางสูงสุด 1,000 เมตรโดยใช้การแชร์เซนเซอร์บนคลาวด์ ข้อได้เปรียบหลักประการหนึ่งของการใช้ 5G สำหรับ C-V2X คือความหน่วงเวลาที่ต่ำมาก โดยมีเวลาตอบสนองเพียง 4 มิลลิวินาทีหรือต่ำกว่านั้น ในทางตรงกันข้าม มาตรฐาน 4G Long-Term Evolution (LTE) มีความหน่วงเวลา 15 มิลลิวินาทีหรือน้อยกว่านั้น

อนาคตของ 5G ในรถยนต์อัจฉริยะ

มาตรฐานการแข่งขันมีผลกับ V2X 2 ประการนั้นจะอธิบายไว้ในเนื้อหาต่อไปนี้

IEEE 802.11p

IEEE 802.11p ซึ่งเป็นมาตรฐาน Wi-Fi ทำงานในย่านความถี่ 5.9GHz ที่ไม่มีใบอนุญาต และทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับมาตรฐาน V2X ดั้งเดิม เทคโนโลยีนี้ขยายการสื่อสาร V2X เกินขอบเขตการมองเห็นของเซนเซอร์ ช่วยให้สามารถใช้ V2V และ V2I ได้ เช่น การแจ้งเตือนการชน การแจ้งเตือนจำกัดความเร็ว การจอดรถแบบอิเล็กทรอนิกส์ และการชำระค่าผ่านทาง IEEE 802.11p มีข้อดีคือไม่ต้องพึ่งการครอบคลุมของเครือข่ายเซลลูลาร์ (กำหนดโดยหน่วยออนบอร์ด (OBU) และหน่วยริมถนน (RSU)) ซึ่งมีศักยภาพในระยะใกล้ (ต่ำกว่า 1 กม.) มีค่าความหน่วงเวลาต่ำ (~2 มิลลิวินาที) และมีความน่าเชื่อถือสูง จึงทำให้ทนทานต่อสภาพอากาศที่รุนแรงได้

Cellular V2X

C-V2X หรือ Cellular V2X คือทางเลือกที่กำลังพัฒนาสำหรับ IEEE 802.11p C-V2X มีโหมดการทำงานสองโหมด ซึ่งครอบคลุมเหตุการณ์ที่อาจเกิดขึ้นส่วนใหญ่ โหมดแรกคือการสื่อสารโดยตรง C-V2X ที่มีความหน่วงต่ำบนอินเทอร์เฟซ PC5 บนแบนด์ 5.9GHz ที่ไม่มีใบอนุญาต ซึ่งมีไว้สำหรับข้อความด้านความปลอดภัยที่ใช้งานอยู่ เช่น คำเตือนอันตรายบนท้องถนนที่เกิดขึ้นทันที และสถานการณ์ V2V, V2I และ V2P ระยะสั้นอื่นๆ โหมดนี้จะคล้ายคลึงกับเทคโนโลยี IEEE 802.11p ปัจจุบัน ซึ่งทำงานบนแบนด์ 5.9GHz เช่นกัน

โหมดที่สองคือการสื่อสารผ่านอินเตอร์เฟซ UU หรืออินเตอร์เฟซไร้สาย UMTS บนเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่บนแบนด์ที่มีใบอนุญาตทั่วไปซึ่งสามารถจัดการกับกรณีการใช้งาน V2N (ยานพาหนะกับเครือข่าย) เช่น ระบบข้อมูลความบันเทิง และการแจ้งเตือนความปลอดภัยที่ทนต่อเวลาแฝงเกี่ยวกับอันตรายจากถนนหรือสภาพการจราจรในระยะไกล IEEE 802.11p สามารถจับคู่กับโหมดนี้ได้โดยการสร้างการเชื่อมต่อเฉพาะกิจกับสถานีฐานริมถนน

รูปที่ 2: การสื่อสารผ่านเครือข่ายสำหรับกรณีการใช้งานที่ทนต่อความหน่วงแฝง

ตาราง 2 ต่อไปนี้แสดงข้อได้เปรียบทางเทคนิคของ C-V2X เมื่อเทียบกับ IEEE 802.11p

ตาราง 2: ข้อได้เปรียบทางเทคนิคของ C-V2X เมื่อเทียบกับ IEEE 802.pp

ชุดพัฒนาซอฟต์แวร์และโมดูลของบริษัทต่างๆ มีให้เลือกใช้ในการออกแบบ พัฒนา และดำเนินโครงการเกี่ยวกับเทคโนโลยี 5G element14 ได้ร่วมมือกับซัพพลายเออร์หลายรายที่ให้บริการผลิตภัณฑ์ส่วนประกอบอุตสาหกรรม 5G ที่หลากหลาย เช่น อะแดปเตอร์โมดูลไร้สาย เสาอากาศ คอนเนคเตอร์ ชุดพัฒนา RF ไร้สาย ชุดพัฒนานาฬิกา-จับเวลา โมดูล IC โปรแกรมดีบักเกอร์อีมูเลเตอร์และอุปกรณ์เสริมเครื่องมือ JTag และชุดพัฒนาอินเทอร์เฟซการสื่อสาร และชุดพัฒนาจอแสดงผล มีให้เลือกใช้ในการออกแบบ พัฒนา และดำเนินโครงการเกี่ยวกับเทคโนโลยี 5G

‍
เกี่ยวกับเรา

Farnell Global เป็นผู้จัดจำหน่ายผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยีที่รวดเร็วและเชื่อถือได้สำหรับการออกแบบการบำรุงรักษา และการซ่อมแซมระบบอิเล็กทรอนิกส์และอุตสาหกรรม ตั้งแต่การวิจัยและการออกแบบผ่านต้นแบบไปจนถึงการผลิต Farnellช่วยให้ลูกค้าเข้าถึงผลิตภัณฑ์และบริการที่พวกเขาต้องการได้ตลอด 24ชั่วโมงทุกวัน  เด้วยประสบการณ์ยาวนานกว่า 80 ปี เว็บไซต์ท้องถิ่น 47 แห่งและทีมงานทุ่มเทมากกว่า 3,500 คน Farnellจึงมอบทุกส่วนประกอบที่ลูกค้าต้องการเพื่อสร้างเทคโนโลยีแห่งวันพรุ่งนี้

Farnell Global ดำเนินธุรกิจภายใต้ชื่อ Farnell ในยุโรป Newark ในอเมริกาเหนือ และ element14 ในทั้งภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก นอกจากนี้ยังขายตรงให้กับผู้บริโภคผ่านธุรกิจ CPC ในสหราชอาณาจักร

Farnell Global เป็นส่วนหนึ่งของผู้จัดจำหน่ายเทคโนโลยีระดับโลกที่ได้รับการยอมรับอย่างAvnet (Nasdaq: AVT) ตั้งแต่ปี 2016 ในปัจจุบันความสัมพันธ์นี้ทำให้บริษัทสามารถสนับสนุนลูกค้าได้ในทุกขั้นตอนของวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์โดยนำเสนอรูปแบบการจัดจำหน่ายที่เป็นเอกลักษณ์อย่างแท้จริงรวมถึงความเชี่ยวชาญในการส่งมอบและการออกแบบผลิตภัณฑ์แบบครบวงจร

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดไปที่ http://www.farnell.com/corporate

Priyankita Praharaj

PPraharaj@element14.com

ผู้เชี่ยวชาญด้านการสื่อสารภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก

‍