La 5G pour libérer le potentiel de la conduite automatisée
Publié par Redbran le 17/03/2019 à 14:00
Source: © Union européenne, [2019] / CORDIS
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 (Graphie) des concepts avant-gardistes de réseaux de véhicules vers tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) (V2X, pour Vehicle to everything) de bout en bout, optimisés et basés sur la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) 5G de la prochaine génération.


© Projet 5GCAR

La conduite automatisée intégrant la V2X est amenée à renforcer considérablement la sécurité et le confort de conduite. En partageant les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) avec les véhicules et l'infrastructure environnants, les systèmes V2X peuvent sensibiliser les conducteurs aux dangers potentiels imminents et améliorer considérablement la prévention (La prévention est une attitude et/ou l'ensemble de mesures à prendre pour éviter qu'une situation (sociale, environnementale, économique..) ne se dégrade, ou qu'un accident, une...) des collisions. La technologie V2X interagit en particulier avec le système de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...),...) de la voiture, où les informations provenant des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une...) et d'autres sources sont transmises via des liaisons à large bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la réponse d'un appareil est supérieure à un minimum. Elle est...), à faible temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de latence et à haute fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée dans le cahier des charges.).

Piloté par Ericsson le projet 5GCAR financé par l'UE a fait la démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment démontrées à partir de propositions initiales, en s'appuyant sur...) et validé des concepts de construction d'un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on...) 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 (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence. C'est...).

Innovations au niveau de l'interface radio

"Offrir des services sensibles au temps de latence qui exigent une fiabilité, une disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit...) et une sécurité extrêmement élevées dans une zone de couverture (La zone de couverture de l'émission d'un satellite correspond à la surface terrestre éclairée par un satellite. Cette zone au sol est matérialisée par des courbes...) 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 (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux....) d'infrastructure, de "sidelink" (liaison latérale) et de technologie de positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible, différente et attractive...).

Les chercheurs ont proposé d'utiliser des bandes de fréquences de l'ordre du centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) et du millimètre (mmWave) comme spectres candidats pour atteindre les objectifs de débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) 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 (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de...) d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de...) millimétriques, le suivi des canaux à mobilité élevée, les techniques de diversité, l'allocation et la gestion des ressources et les techniques de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) des interférences. Le multiplexage (Le multiplexage est une technique qui consiste à faire passer deux ou plusieurs informations à travers un seul support de transmission.) dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) 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 (Perte d'intensité et amplitude d'un signal...) des interférences dans les canaux adjacents, la gestion des ressources radio, et des mécanismes de contrôle et de programmation (La programmation dans le domaine informatique est l'ensemble des activités qui permettent l'écriture des programmes informatiques. C'est une étape importante de la conception de logiciel (voire de matériel, cf. VHDL).) 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 (Une combinaison peut être :) d'algorithmes de suivi sophistiqués comme le filtre à particules (Le filtre à particules (FAP) est un système de filtration utilisé pour éliminer les fines particules, réputées cancérigènes, contenues dans les gaz d'échappement des moteurs Diesel. Ces particules sont essentiellement...) et la géolocalisation (La géolocalisation est un procédé permettant de positionner un objet (une personne, une information, ...) sur un plan ou une carte à l'aide de ses coordonnées géographiques.) 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 (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) de réseau avancée et prend en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) 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 (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines...) de pointe. La définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) 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 (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) du véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.), la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un...) 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 (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel,...) 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 (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...), 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 (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la...)", ajoute M. Fallgren.


Pour plus d'information voir: projet GCAR
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