Em relação à próxima geração de tecnologias de comunicações via rádio, espera-se que ela entregue maior capacidade, latência muito baixa e maiores taxa de transmissão. Com o aumento do tráfego móvel pela conectividade de diversos objetos, as redes de telefonia celular precisarão aumentar sua capacidade para suportar o volume de conexões adicionais. Veículos autônomos necessitam atuar com atualizações de dados
para enviar e receber informações de um servidor localizado a centenas de quilômetros de distância quando o veículo está trafegando em alta velocidade como 100 km/h em uma rodovia com quase 100 veículos próximos. Com a tecnologia 5G e a consequente disponibilização de recursos computacionais em cada nó da rede, as informações serão entregues aos veículos conectados em milissegundos.
A tecnologia 5G tem como objetivo entregar múltiplas formas de conectividade incluindo comunicações entre veículos e outros veículos, veículos e infraestrutura e veículos com a rede de eletricidade. Nos locais onde o 5G não está disponível, será utilizada a rede 4G LTE, isto é, Long Term Evolution. A figura a seguir compara o desempenho e capacidades de redes 4G e 5G em diversos quesitos como: Valor de Pico da Taxa de Transferência de Dados, Eficiência Espectral, Taxa de Transferência de Dados para Usuário, Mobilidade, Latência, Densidade de Conexões, Eficiência Energética da rede, capacidade de área de tráfego.
Figura 32 - Comparação das capacidades das redes 4G e 5G [13].
Uma característica desse tipo de interconexão é que a rede é bastante dinâmica, pois novos nós entram na rede, por exemplo veículos que estavam parado e começam a trafegar, e nós saem da rede, como veículos que são estacionados e desligados. Assim,
existem discussões de como aplicar de técnicas de acesso multi-radio (multi-RAT) para melhoria da confiabilidade da comunicação [16].
Utilizando a tecnologia 5G, é possível estabelecer comunicação entre veículos autônomos e a infraestrutura de trânsito, Vehicle-to-Infrastructure (V2I). Com a comunicação direta V2X, a latência da transmissão poderá ser reduzida eficientemente, dado que a infraestrutura da rede não está envolvida na transmissão de dados do plano de usuário [17].
Os casos de uso de V2X são bem desafiadores quando estão relacionados a funções de segurança do veículo de acordo com ISSO 26262, a qual especifica os procedimentos a serem realizados no caso de um veículo tenha um mau comportamento para não representar risco para as vidas dos envolvidos.
Para aplicação V2X, 3GPP estabeleceu os passos para evolução do C-V2X que suportam serviços de sistemas inteligentes de transporte (ITS). Existem quatro fases definidas, sendo que a 4ª fase ainda está na etapa de planejamento. As fases estão descritas a seguir:
- 1ª Fase do C-V2X: versão inicial baseada na tecnologia LTE R14 (Realease 14)
- 2ª Fase do C-V2X: versão melhorada baseada na tecnologia LTE R15.
- 3ª Fase do C-V2X: Projeto baseado na tecnologia NR (New Radio), possivelmente também LTE, R16+.
- 4ª Fase do C-V2X: Futuras implementações baseado na tecnologia NR R17+.
A Figura a seguir ilustra a linha de tempo de evolução do 3GPP dos Releases 15 e 17.
Figura 33 - Linha do tempo do 5G [18].
Conclusão
O veículo autônomo, para ampliar o controle sob a segurança, pode realizar trocas de dados entre seus componentes com elementos fora do veículo, como infraestrutura e outros veículos realizando a comunicação V2I, V2V e V2P.
A evolução dos veículos autônomos necessita da evolução das tecnologias de comunicação atuais e do desenvolvimento de novas tecnologias como 5G. Com isso o número e a severidade das colisões em rodovias devem reduzir dramaticamente, pois os veículos terão maior sensibilidade em relação ao ambiente e podem comunicar os eventos e perigos próximos a eles.
Como próximos passos para esse trabalho, serão elaboradas simulações com base nos protocolos atuais e da comunicação 5G, para verificar os efeitos em métricas mensuráveis como latência, taxa de transferência e capacidade máxima de veículos que estão se comunicando. Adicionalmente, será proposto um protocolo com objetivo de redução da latência da comunicação V2V, um aspecto crítico para veículos autônomos. As simulações serão realizadas no software OMNeT++ [19], sendo verificada a utilização da Lógica Paraconsistente Anotada. Uma análise adicional é a segurança cibernética [20] em veículos autônomos, que está fora do escopo desta pesquisa.
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