Los coches conectados, o V2X, abren nuevas posibilidades, tanto de ocio para los pasajeros como también de información y seguridad para los viajes. Para esto, estos vehículos necesitan de una serie de tecnologías de conectividad que vamos a analizar aquí, y ver cuál es mejor, con los pros y contras de cada una.
De esta forma, podrás elegir la mejor cuando vayas a por tu nuevo coche conectado…
Infraestructura de red para coches conectados
V2X es un acrónimo que significa Vehicle-to-Everything y se refiere a un sistema de comunicación que permite a los vehículos conectarse e intercambiar información con otros vehículos, infraestructuras (como semáforos, señales de tráfico), peatones y otros elementos del entorno, además de extender la red hacia la edge computing y fog computing, así como la cloud computing, obteniendo también acceso a Internet y servicios en la nube.
Los sistemas V2X, independientemente de la tecnología inalámbrica utilizada, dependen de una red de equipos a bordo y fuera de bordo para funcionar, y estos equipos son:
- Equipo a bordo (OBE o On-Board Equipment): este es el sistema integrado en el vehículo con el que interactúan los conductores para aprovechar las aplicaciones V2X para la seguridad, la movilidad y los beneficios ambientales. Incluye un transceptor para la comunicación y sensores como el GPS para recopilar datos como la ubicación, la velocidad y la dirección. Algunas aplicaciones también pueden utilizar datos adicionales de otros sensores, como el estado de los limpiaparabrisas o la activación del sistema de frenos antibloqueo.
- Unidades de borde de carretera (RSU o Roadside Units): estas unidades actúan como centros de comunicación y cumplen tres funciones principales:
- Aplicaciones locales: conectan los vehículos con los sistemas de borde de carretera, como los controladores de semáforos, facilitando funciones como la prevención de colisiones en intersecciones.
- Aplicaciones remotas: proporcionan conectividad entre los vehículos y los recursos de la red para aplicaciones como la recopilación de datos de vehículos sonda (información de tráfico en tiempo real).
- Gestión de la seguridad: pueden participar en la gestión de la seguridad dentro del entorno V2X.
- Sistemas centrales (Core Systems): estos son el cerebro de la operación, permitiendo el intercambio de datos entre vehículos, infraestructura de borde de carretera y usuarios. Garantizan la compatibilidad entre diferentes implementaciones y facilitan las interacciones en todo el sistema.
- Sistemas de soporte: estos sistemas gestionan la seguridad, incluida la gestión de credenciales. Permiten que los dispositivos y sistemas dentro del entorno V2X se confíen entre sí. Se está llevando a cabo una investigación exhaustiva para definir los detalles técnicos y abordar las consideraciones políticas y comerciales para un intercambio de datos seguro.
- Sistemas de comunicaciones: sirve para proporcionar conectividad dentro del entorno V2X, incluyendo vehículo a vehículo (V2V), vehículo a infraestructura (V2I) y conexiones de RSU a otros componentes del sistema. Se implementan medidas de seguridad como los firewalls para proteger la transmisión de datos.
- Sistemas específicos de aplicaciones: se trata de sistemas de software y servidores personalizados diseñados para aplicaciones V2X específicas desplegadas en una ubicación determinada. Un ejemplo podría ser un sistema que utiliza datos de vehículos conectados para generar tiempos de viaje en tiempo real e integrarlos en los sistemas de información de tráfico. Los sistemas de gestión del tráfico existentes y otra infraestructura también pueden incorporarse a estas aplicaciones.
Independientemente del protocolo inalámbrico, el tiempo que tarda en viajar los datos (latencia) es muy importante, como comprenderás. Se requieren requisitos de latencia estrictos para aplicaciones críticas de seguridad, como la prevención de colisiones. Diferentes protocolos ofrecen diferentes rangos de latencia…
Tecnologías de conectividad
Ahora que ya comprendemos la infraestructura y términos, vamos a pasar a analizar las tecnologías de conectividad, destacando principalmente:
DSRC (Dedicated Short-Range Communication)
La tecnología DSRC ha sido uno de los estándares para los sistemas V2X desde 2021. Operando dentro de la banda de 5,9 GHz del espectro de radiofrecuencia, DSRC permite a los vehículos intercambiar mensajes de forma inalámbrica y bidireccional dentro de una sección designada de 75 MHz. Esta banda de frecuencia fue asignada específicamente para sistemas de transporte inteligentes (ITS) por la Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU. (FCC) en 1999 y por el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) en 2008.
DSRC se basa en los estándares WLAN IEEE 802.11 de código abierto, conocidos como acceso inalámbrico en entornos vehiculares (WAVE o Wireless Access in Vehicular Environments) en los EE. UU. e ITS-G5 en Europa. El estándar exige que los vehículos transmitan su posición e información de ruta a una frecuencia de 10 Hz.
Varios factores contribuyen a que esta tecnología se haya impuesto en el sector, como su diseño específicamente para coches conectados, ofreciendo un rendimiento óptimo y fiabilidad sin igual. Además, también aporta una baja latencia y alta fiabilidad, lo que es apropiado para las aplicaciones críticas relacionadas con la seguridad vial. También tiene un rango de cobertura bastante bueno, con una distancia de más de 300 metros de alcance para conectarse a los diferentes puntos. Y, tampoco hay que olvidar que es robusto, resistente a interferencias, para minimizar la perturbación de las señales.
Estas propiedades hacen que sean apropiados tanto para los sistemas de prevención en colisiones en intersecciones, para el control de crucero adaptativo cooperativo, y para otras alertas de emergencia sobre peligros que se aproximan. Sin embargo, no es la única tecnología, han surgido otras…
C-V2X
Cellular V2X (C-V2X) es la segunda tecnología de conectividad importante que compite por su adopción en los sistemas V2X. Aprovechando las redes de datos móviles 4G LTE O 5G existentes, esta tecnología ofrece una alternativa prometedora a DSRC por su gran alcance.
Permite disponer de grandes velocidades de transferencia de datos, para mover masas de datos más significativas entre los nodos de la infraestructura. También ofrece una latencia máso menos aceptable para muchas aplicaciones, y se puede conectar con gran cantidad de dispositivos de forma simultánea.
La tecnología C-V2X también ofrece un rango extendido con un aumento del 20-30% respecto a DSRC. También aprovecha mejor la infraestructura existente que se había desplegado, sin necesidad de invertir en nuevas redes y unidades RSU en las carreteras.
Si bien DSRC ha sido pionero en V2X, las ventajas potenciales de C-V2X en términos de alcance, utilización de infraestructura y capacidades de 4G/5G lo convierten en un fuerte contendiente. La elección entre estas tecnologías puede depender en última instancia de factores como la infraestructura existente, las consideraciones de costos y los requisitos específicos de las aplicaciones. No obstante, hay que destacar que estas tecnologías móviles tienen un problema, como habrás comprobado en tus dispositivos móviles, y es la cobertura, que no está garantizada en todas las zonas…
Conclusión: DSRC vs C-V2X
A medida que el panorama de V2X ha evolucionado, se tiende al despliegue de una combinación de DSRC y C-V2X para optimizar la conectividad y el rendimiento en diferentes escenarios. Es así como se consigue una buena red para cuestiones de las que dependen de la seguridad con DSRC, y una conectividad más extendida con los datos móviles con las nuevas 4G y 5G.
Por ejemplo, si comparamos ambas tecnologías de conectividad, nos encontramos con:
Velocidad
Mientras DSRC transmite datos de ubicación, dirección y velocidad 10 veces por segundo. En cambio, 5G ofrece velocidades de datos de hasta 10 GB por segundo, con un potencial de rendimiento de 10 TB por kilómetro cuadrado. Ambas tecnologías son significativamente más rápidas que las tecnologías anteriores, lo que las hace más confiables para transmitir mensajes de seguridad.
Latencia
Ambas tecnologías cumplen los requisitos de seguridad para la comunicación V2V, con latencias en el rango de milisegundos. 5G tiene una latencia de 1-5 milisegundos, aunque DSRC ha sido especialmente diseñada para estas tareas.
Alcance
DSRC funciona a altas velocidades de conducción (incluso hasta 500 km/h) y puede operar en condiciones climáticas extremas. Tiene un alcance típico de unos 300 metros, pero los estudios sugieren que podría ser mayor. En cambio, 4G/5G también tiene un alcance mayor, pero las ondas 5G son más fácilmente bloqueadas por obstáculos. Se estima que 5G puede gestionar 1 millón de dispositivos conectados por kilómetro cuadrado.
Escalabilidad
Por un lado tenemos una tecnología como DSRC, que ha sido diseñado, verificado y desplegado ya en muchas regiones del planeta por donde transitan los coches. Esto requiere financiación y mantenimiento gubernamental, ya que serán los encargados de financiar estos proyectos, al igual que los puentes, carreteras, etc. Por otro lado, 4G/5G es más fácilmente escalable al haber ya redes desplegadas, con antenas en casi todo el territorio de los países más avanzados. Además, estas redes han sido financiadas en algunos casos por empresas privadas de telecomunicaciones, aunque también hayan recibido ayudas de los gobiernos.
Por tanto, en principio DSRC sería más barato a nivel público. Pero el 5G puede ser más costoso a nivel de implementación por los chips y sistemas necesarios para poder hacerlo compatible con los coches, y que deberán costear también los compradores.
Pero, como he comentado antes, la tendencia es a mezclar ambas tecnologías en los nuevos modelos de coche, lo que permitirá tener lo mejor de ambos mundos…
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