V2V et V2I : des données critiques pour les véhicules autonomes
Par Mark Patrick, Mouser Electronics.
les protocoles de communication prenant en charge le V2X
Quels seront les thèmes abordés par cette série d’articles de blog ?
- Dans quelle mesure la conduite autonome transforme-t-elle le paysage de l’industrie automobile ?
- Surmonter les perceptions et adopter les technologies de conduite autonome.
- Automatisation des véhicules : les étapes clés.
- Les technologies de capteurs pour véhicules autonomes.
- V2V et V2I : des données critiques pour les véhicules autonomes.
- Établissement d’un cadre éthique pour les véhicules autonomes.
Dans un précédent épisode de cette série d’articles, à savoir « Automatisation des véhicules : les étapes clés », nous avons établi qu’un véhicule entièrement autonome (niveau SAE 5) devait disposer d’une base de connaissances instantanée qui n’est pas seulement alimentée par les données collectées par les capteurs du véhicule, mais aussi par les informations provenant d’autres véhicules et de la proche infrastructure routière intelligente. Un véhicule autonome ne peut se déplacer de manière fiable, sûre et fluide qu’à condition de disposer d’une vue complète et détaillée de son environnement.
Cela exige des sources d’informations supplémentaires, à savoir les systèmes de communication sans fil de véhicule à véhicule (V2V) et de véhicule à infrastructure (V2I). Les protocoles sans fil utilisés pour la mise en œuvre du V2V et du V2I sont toujours en cours d’examen et de validation techniques aux niveaux régionaux et nationaux. Les points essentiels à cet égard sont le transfert de données synchrone à vitesse élevée et avec une faible latence et la sécurité des données. Deux protocoles se font ici concurrence. Le premier est un protocole de communications dédiées à courte portée (DSRC) basé sur le Wi-Fi 5 (802.11p). Le second est le C-V2X, qui utilise quant à lui le réseau cellulaire 5G. Les deux protocoles fonctionnent dans la bande des 5,9 GHz, mais aucun ne prend en charge une quelconque forme d’interopérabilité.
Les différents acteurs industriels n’ont pu à ce jour s’accorder sur la méthode de communication à adopter. De ce fait, certains constructeurs automobiles, mais aussi des organismes nationaux de réglementation, ont dû trancher eux-mêmes la question. Du côté des fournisseurs de semi-conducteurs, où les cycles de développement sont longs, certains ont choisi de développer des chipsets prenant en charge l’un ou l’autre des protocoles. Étant donné que le protocole C-V2X repose sur le réseau 5G et que celui-ci est encore en cours de déploiement, il semble que le protocole DSRC prenne la tête du moins à court terme. En effet, la mise à l’essai des véhicules autonomes ne peut attendre le déploiement complet de la 5G.
Le DSRC
À première vue, le DSRC semble l’emporter sur le plan technique. Avec une portée de 300 m, des débits de données haute vitesse et une faible latence d’environ 5 ms, le DSRC répond aux exigences de V2V et V2I.
Ce protocole est déjà en service pour les systèmes de péage automobile au Japon et c’est celui qu’a choisi l’agence autrichienne des autoroutes (ASFINAG) pour la communication V2V et V2I sur son réseau routier. Le constructeur Volkswagen a intégré la connectivité DSRC dans sa nouvelle plateforme Golf 8. La ville allemande de Ludwigsburg a également choisi DSRC pour équiper ses véhicules d’incendie et de secours et leur permettre de contrôler et synchroniser les feux de circulation sur leur parcours en cas d’intervention urgente.
Les États-Unis, en revanche, avaient implémenté le DSRC à un stade précoce, mais ils ont depuis réattribué toute la bande disponible au C-V2X. Bien que le DSRC soit relativement peu coûteux, il existe des craintes concernant la sécurité et la vulnérabilité du protocole aux attaques de l’homme du milieu, tandis que le C-V2X utilisera les infrastructures cellulaires existantes. Le débat ne fait donc que commencer – et c’est compréhensible. On craint également que le DSRC, pourtant cité pour offrir un haut débit de données, soit surclassé par la 5G avant même que son déploiement ne soit achevé. Cependant, l’industrie semble actuellement divisée entre partisans des deux camps sans qu’il soit possible de déterminer qui l’emportera.
Le C-V2X
Le fait que C-V2X puisse utiliser l’infrastructure réseau de la 5G au fur et à mesure de son déploiement est un avantage évident. De plus, le poids de l’investissement et du développement continu des réseaux cellulaires est un avantage considérable par rapport au DSRC, car cette dernière technologie ne semble être destinée à aucun autre usage, n’a aucune feuille de route pour l’avenir et sera par conséquent plus coûteuse à déployer et à entretenir. Or, il est prévu que le débit de la 5G augmente progressivement jusqu’à des dizaines de Go/s et le transfert de données V2X bénéficie d’un temps de latence exceptionnellement court en plus de prendre en charge la priorisation des paquets de données.
La 5G Automotive Association (5GAA) a réalisé une analyse comparative des performances du C-V2X et du DSRC en simulant des scénarios d’embouteillage sur l’autoroute dans lesquels les systèmes V2X doivent gérer un grand nombre de véhicules. Il en ressort que le réseau 5G s’adapte mieux à ce type de situation que le DSRC pour maintenir un débit, une latence et une portée acceptables. Ford a également mené son étude et confirme le verdict de la 5GAA en concluant que le protocole C-V2X obtient des résultats très acceptables, en particulier dans des conditions de visibilité directe.
Au cours de son étude des protocoles V2X, le gouvernement britannique a relevé plusieurs aspects du C-V2X qui méritent d’être examinés plus en détail.
- Alors que la 5G est utilisée pour toujours plus d’applications, il devient nécessaire de créer et d’étendre les collaborations en vue de garantir la sécurité des données dans plusieurs domaines et de bout en bout.
- De même, l’architecture 5G à plusieurs couches exige un cadre de sécurité unifié qui couvre chaque couche.
- À mesure que les réseaux 5G évoluent, les méthodes de sécurité mises en place doivent perdurer au-delà des modifications ultérieures de l’architecture 5G.
Tout porte à croire que le débat entre DSRC et C-V2X se poursuivra encore pendant quelque temps, mais, quelle qu’en soit l’issue, l’avenir des véhicules autonomes repose sur l’accès à un réseau de communication ultra-fiable avec des niveaux élevés de redondance et une large couverture géographique. En ce qui concerne le C-V2X, étant donné que le déploiement de la 5G se concentre surtout sur les zones densément peuplées, son adoption pourrait limiter temporairement l’utilisation des véhicules autonomes aux zones urbaines.
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