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I. Accesso NTN: Il Random Access Channel (RACH) è un processo fondamentale per la connessione iniziale, la sincronizzazione uplink e l'autorizzazione di scheduling tra l'apparecchiatura terminale (UE) e la rete. Sebbene questo sia un processo maturo e ben compreso nelle tradizionali reti di accesso radio terrestri (RAN), la sua implementazione nelle reti non terrestri (NTN) presenta una serie di sfide tecniche uniche e più complesse. Nelle RAN terrestri, i segnali a radiofrequenza si propagano tipicamente su distanze brevi e prevedibili e l'ambiente di propagazione è relativamente stabile; tuttavia, nelle reti NTN che coinvolgono satelliti in orbita terrestre bassa (LEO), orbita terrestre media (MEO) e orbita geostazionaria (GEO), i segnali a radiofrequenza sono influenzati da distanze di propagazione estremamente lunghe, rapido movimento dei satelliti, aree di copertura dinamiche e condizioni del canale variabili nel tempo. Tutti questi fattori influiscono in modo significativo sulla temporizzazione, sulla frequenza e sull'affidabilità del canale su cui si basano i tradizionali processi RACH.   II. Caratteristiche NTN: A causa delle distanze di trasmissione estremamente lunghe, del rapido movimento dei satelliti e delle condizioni di copertura e canale variabili nel tempo, NTN presenta svantaggi critici unici (ad esempio, grande ritardo di propagazione, lungo tempo di andata e ritorno, effetto Doppler, mobilità del fascio e ampio dominio di contesa) che sfidano e influenzano gravemente il comportamento e le prestazioni del canale di accesso casuale (RACH) del terminale. Inoltre, i satelliti sono soggetti a severe limitazioni in termini di disponibilità dello spettro e budget di potenza, rendendo particolarmente cruciali meccanismi di accesso casuale efficienti e robusti.   III. Impatti e soluzioni: Per superare le difficoltà che NTN presenta per l'accesso al terminale, 3GPP ha affrontato alcuni problemi nelle sue specifiche, ma i seguenti aspetti richiedono attenzione:   3.1 Sfide TA (Timing Advance) Impatto: Nelle reti NTN, a causa delle ampie aree di celle, del movimento dei satelliti e delle distanze variabili tra l'UE e il satellite, la stima del timing advance è molto più complessa rispetto ai sistemi terrestri. Una stima TA errata può causare la caduta delle trasmissioni uplink al di fuori della finestra di ricezione del satellite, con conseguenti collisioni o fallimento completo della ricezione. Meccanismi efficienti di scoperta del fascio, tracciamento del fascio e commutazione del fascio senza interruzioni sono essenziali per garantire un'esecuzione RACH affidabile nei sistemi NTN basati su fascio. Sono necessarie tecniche avanzate di stima TA, come l'utilizzo di dati di effemeridi satellitari, assistenza GNSS o algoritmi predittivi, per regolare dinamicamente l'allineamento temporale dell'UE e mantenere la sincronizzazione uplink.   3.2 Effetti Doppler Impatto: Il movimento relativo tra il satellite e l'UE introduce significativi spostamenti Doppler, specialmente nei sistemi a orbita terrestre bassa (LEO). Questi spostamenti di frequenza riducono l'accuratezza del rilevamento del preambolo, compromettono la sincronizzazione di frequenza e aumentano la probabilità di errori nei tentativi RACH. Meccanismi efficienti di scoperta del fascio, tracciamento del fascio e commutazione del fascio senza interruzioni sono essenziali per garantire un'esecuzione RACH affidabile nei sistemi NTN basati su fascio. Sono necessari robusti meccanismi di pre-compensazione Doppler e di tracciamento della frequenza sia sul lato UE che su quello della rete per mantenere prestazioni RACH affidabili in condizioni di elevata mobilità.   3.3 Variazioni delle condizioni del canale: Impatto: I collegamenti NTN sono soggetti ad attenuazione atmosferica, ombreggiamento, scintillazione e perdita di percorso a lunga distanza. Questi fattori aumentano il tasso di errore di blocco e possono influire sulla capacità dell'UE di ricevere correttamente i messaggi RAR dopo aver trasmesso con successo il preambolo. Soluzione: Sono necessari la modulazione e la codifica adattive, il controllo della potenza e una progettazione robusta dello strato fisico per mantenere il rilevamento e l'elaborazione RACH affidabili in varie condizioni del canale.   3.4 Ampia copertura e alta densità di terminali: Impatto: I fasci satellitari coprono tipicamente aree geografiche molto ampie, servendo potenzialmente migliaia di UE contemporaneamente. Ciò aumenta significativamente il livello di contesa RACH e la probabilità di collisioni, soprattutto in scenari di accesso su larga scala. Meccanismi efficienti di scoperta del fascio, tracciamento del fascio e commutazione del fascio senza interruzioni sono essenziali per garantire un'esecuzione RACH affidabile nei sistemi NTN basati su fascio. Sono necessari un'efficiente partizione delle risorse RACH, il controllo dell'accesso consapevole del carico e meccanismi intelligenti di gestione della contesa per scalare le prestazioni dell'accesso casuale.   3.5 Aumento RTT (latenza e tempo di andata e ritorno): Impatto: La sincronizzazione iniziale in NTN è complicata da grandi incertezze temporali e offset di frequenza. Il mancato raggiungimento di una sincronizzazione accurata può impedire all'apparecchiatura utente (UE) di avviare del tutto il processo Random Access Channel (RACH).La grande distanza fisica tra l'UE e il satellite introduce un significativo ritardo di propagazione unidirezionale e un RTT più lungo. Ad esempio, il tempo di andata e ritorno (RTT) per un collegamento satellitare in orbita geostazionaria (GEO) può raggiungere centinaia di millisecondi. Questi ritardi influiscono direttamente sulla temporizzazione dello scambio di messaggi di Random Access Response (RAR), portando potenzialmente a timeout prematuri del timer, aumento dei tassi di errore di accesso e ritardi di accesso prolungati. Meccanismi efficienti di scoperta del fascio, tracciamento del fascio e commutazione del fascio senza interruzioni sono essenziali per garantire un'esecuzione RACH affidabile nei sistemi NTN basati su fascio. I timer relativi a RACH, come la finestra Random Access Response (RAR) e i timer di risoluzione delle collisioni, devono essere progettati in base ai valori RTT specifici di NTN. La configurazione del timer consapevole di NTN è fondamentale per prevenire ritrasmissioni e errori di accesso non necessari.   3.6 Aumento delle collisioni: Impatto: Un gran numero di apparecchiature utente (UE) che competono per un numero limitato di preamboli RACH aumenta la probabilità di collisioni di preamboli, riducendo così l'efficienza di accesso e aumentando la latenza. Meccanismi efficienti di scoperta del fascio, tracciamento del fascio e commutazione del fascio senza interruzioni sono essenziali per garantire un'esecuzione RACH affidabile nei sistemi NTN basati su fascio. Schemi avanzati di risoluzione delle collisioni, allocazione dinamica dei preamboli e tecniche di blocco dell'accesso ottimizzate per NTN sono fondamentali per ridurre la probabilità di collisione.   3.7 Sfide di sincronizzazione: Impatto: La sincronizzazione iniziale in NTN è complicata da grandi incertezze temporali e offset di frequenza. Il mancato raggiungimento di una sincronizzazione accurata può impedire all'apparecchiatura utente (UE) di avviare del tutto il processo Random Access Channel (RACH).Soluzioni: Sono necessarie tecniche di sincronizzazione avanzate, che combinino l'acquisizione temporale precisa, la compensazione Doppler e la consapevolezza della posizione del satellite, per un accesso casuale riuscito.3.8 Controllo della potenza   Impatto: I sistemi NTN si basano fortemente su architetture multi-fascio. Gli UE potrebbero dover eseguire l'acquisizione o la commutazione del fascio durante il processo RACH, il che aumenta la complessità e la latenza. Soluzione: Meccanismi efficienti di scoperta del fascio, tracciamento del fascio e commutazione del fascio senza interruzioni sono essenziali per garantire un'esecuzione RACH affidabile nei sistemi NTN basati su fascio.3.9 Gestione del fascio   Impatto: I sistemi NTN si basano fortemente su architetture multi-fascio. Gli UE potrebbero dover eseguire l'acquisizione o la commutazione del fascio durante il processo RACH, il che aumenta la complessità e la latenza. Soluzione: Meccanismi efficienti di scoperta del fascio, tracciamento del fascio e commutazione del fascio senza interruzioni sono essenziali per garantire un'esecuzione RACH affidabile nei sistemi NTN basati su fascio.

I. Raggiungibilità Nelle reti di comunicazione mobile, raggiungibilità dell'UE si riferisce alla capacità della rete di localizzare un dispositivo terminale (UE) per trasmettere dati, il che è particolarmente importante per gli UE in stato idle. Coinvolge stati come CM-IDLE, modalità come MICO (Mobile Initiated Connection Only) e il processo attraverso il quale l'UE o la rete (AMF, UDM, HSS) notifica ad altre parti quando l'UE è attivo o ha accesso a servizi specifici (ad esempio, SMS o dati). Durante questo processo, i dati vengono bufferizzati e il terminale (UE) viene paginato quando necessario per ottenere il risparmio energetico del terminale (PSM/eDRX). 3GPP lo definisce in TS23.501 come segue:   II. CM-IDLE Stato Per reti di accesso non-3GPP (non affidabili, affidabili non-3GPP) e W-5GAN, dove l'UE corrisponde a 5G-RG nel caso di W-5GAN e W-AGF nel caso di supporto FN-RG. Per i dispositivi N5CW che accedono a 5GC tramite una rete di accesso WLAN affidabile, i loro UE corrispondono a TWIF. Nello specifico, l'UE non può essere paginato tramite una rete di accesso non-3GPP. Se lo stato dell'UE nell'AMF è CM-IDLE o RM-REGISTERED per la rete di accesso non-3GPP, potrebbero esserci chiamate PDU in cui l'ultimo percorso era attraverso la rete di accesso non-3GPP e mancano risorse del piano utente. Se l'AMF riceve un messaggio dall'SMF contenente un'indicazione del tipo di accesso non-3GPP, corrispondente a una sessione PDU di un UE nello stato CMIDLE di accesso non-3GPP, e questo UE si è registrato per l'accesso 3GPP nella stessa PLMN dell'accesso non-3GPP, allora, indipendentemente dal fatto che l'UE sia nello stato CM-IDLE o CM-CONNECTED sull'accesso 3GPP, può eseguire richieste di servizio attivate dalla rete tramite l'accesso 3GPP. In questo caso, l'AMF fornirà l'indicazione che il processo è correlato all'accesso non-3GPP (come descritto nella Sezione 5.6.8) – il comportamento dell'UE alla ricezione di tale richiesta di servizio attivata dalla rete è specificato nella Sezione 5.6.8.   III. Stato CM-CONNECTED per reti di accesso non-3GPP (non affidabili, affidabili non-3GPP) e W-5GAN, dove l'UE corrisponde a 5G-RG nel caso di W-5GAN e W-AGF nel caso di supporto FN-RG. Per i dispositivi N5CW che accedono a 5GC tramite una rete di accesso WLAN affidabile, l'UE corrisponde a TWIF. Un UE nello stato CM-CONNECTED è definito dove:   l'AMF conosce la posizione dell'UE a livello di granularità dei nodi N3IWF, TNGF, TWIF e W-AGF. Quando l'UE è irraggiungibile dalla prospettiva di N3IWF, TNGF, TWIF e W-AGF, ovvero quando la connessione di accesso non-3GPP viene rilasciata, N3IWF, TNGF, TWIF e W-AGF rilasceranno la connessione N2.

5G (NR) consente ai terminali (UE) di accedere al sistema tramitefiducia non-3GPP,non affidabile non-3GPP, eW-5GANsistemi; a tal fine, il 3GPP definisce quanto segue nella TS23.501:   I. Gestione delle registrazioni Per i terminali (UE) che accedono al sistema 5G attraversoW-5GAN, il termine corrispondente è5G-RG, mentre perFN-RGcorrisponde aW-AGFPer i terminali N5CW (UE) che accedono al 5GC tramite una rete di accesso WLAN affidabile, il termine corrispondente è TWIF.non-3GPP, il terminale (UE) e l'AMF devono inserireRM-DEREGISTRATOindicare quanto segue:   - dopo che sia stata effettuata una procedura esplicita di cancellazione sia presso l'UE che presso l'AMF; - Dopo che la retenon-3GPPil timer di cancellazione implicita scade all'AMF; - Dopo le elezioni UEnon-3GPPil timer di cancellazione della registrazione scade all'UE. ---Supponendo che l'UE abbia tempo sufficiente per riattivare la connessione UP di una sessione PDU stabilita,indipendentemente dal fatto che la sessione sia stata creata tramite 3GPP onon-3GPPaccesso.   II. Accesso al terminale (UE) Quando un'UE si registra tramitenon-3GPPaccesso, si avvia un UEnon-3GPPIl timer di cancellazione della registrazione è basato sul valore ricevuto dall'AMF durante il processo di registrazione quando si inserisce ilnon-3GPPaccesso allo stato CM-IDLE. Innon-3GPPmodalità di accesso, l'AMF gestisce una retenon-3GPPquando lo stato CM dell'UE registrata cambia in CM-IDLE tramitenon-3GPPin modalità di accesso, il timer di cancellazione implicita della rete non 3GPP si avvierà ad un valore superiore all'UEnon-3GPPvalore del timer di cancellazione. Per le UE registrate tramitenon-3GPPmodifiche della modalità di accesso, dei punti di accesso (ad esempio, modifiche dell'AP WLAN) non dovrebbero indurre l'UE a eseguire il processo di registrazione. L'UE non dovrebbe fornire parametri specifici del 3GPP (ad esempio indicazioni delle preferenze di modalità MICO) durante la registrazione tramitenon-3GPPmodalità di accesso.   III. Gestione delle connessioni con successo,un'UE che accede al 5GC tramitenon-3GPPsi trasformerà inCM-CONNECTED(accesso non 3GPP). Per non affidabilenon-3GPPL'accesso al 5GC,non-3GPPconnessione di accesso corrisponde a unNWuconnessione. Per l'accesso affidabile al 5GC,non-3GPPconnessione di accesso corrisponde a unNWtconnessione. Per i dispositivi N5CW che accedono al 5GC tramite una LAN affidabile, ilnon-3GPPconnessione di accesso corrisponde aE' cosi'.connessione. Per l'accesso cablato al 5GC,non-3GPPconnessione di accesso corrisponde aY4- eY5Connessioni.   ***AUENon si creerà un multiplonon-3GPPaccesso simultaneo alle connessioni al 5GC;non-3GPPle connessioni di accesso possono essere rilasciate attraverso una procedura di cancellazione esplicita o una procedura di rilascio di AN.

    C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything) è stata proposta per la prima volta da 3GPP nell'era 4G (LTE) con la Release 14, e si è evoluta con ogni versione successiva, ora in grado di supportare le moderne esigenze di trasporto. I Sistemi di Trasporto Intelligenti (ITS), oltre alla comunicazione, coinvolgono numerosi produttori, veicoli e aspetti municipali, e sebbene il suo sviluppo sia stato più lento, sono stati fatti progressi significativi e ci sono grandi aspettative per C-V2X. Tutto ciò si basa sui seguenti aspetti:   I. La tecnologia C-V2X può migliorare la sicurezza stradale, l'efficienza del traffico e l'efficienza della distribuzione delle informazioni stradali. Rispetto ai sensori tradizionali a bordo veicolo, è relativamente a basso costo e altamente efficace. 3GPP promuove attivamente la standardizzazione di LTE-V2X e NR-V2X, il che ha incoraggiato molte organizzazioni a sviluppare la tecnologia C-V2X. Tuttavia, l'implementazione di C-V2X basato su PC5 affronta ancora alcune sfide.   II. C-V2X è un ecosistema che richiede la partecipazione attiva degli stakeholder del settore, tra cui i dipartimenti di gestione del traffico stradale, gli sviluppatori di guida autonoma, gli operatori di rete e i governi. Per migliorare il livello di C-V2X, i governi devono promuovere la costruzione di infrastrutture stradali e unificare gli standard pertinenti. Ad esempio, i sistemi di controllo dei semafori devono essere aggiornati da apparecchiature tradizionali a apparecchiature con capacità di elaborazione più potenti. Per trasmettere le informazioni sul traffico in modo tempestivo, il sistema di controllo dei semafori deve inviare informazioni sui cambiamenti di segnale a una frequenza preimpostata di almeno 10 Hz. Tuttavia, le apparecchiature esistenti a Taiwan non possono soddisfare questo requisito, rendendo necessario un processo di conversione intermedio. Tuttavia, lo svantaggio di questo processo è che aumenta il ritardo nella trasmissione dei messaggi. Pertanto, c'è un ritardo tra la console di controllo dei semafori e i semafori, il che viola gli standard dei Sistemi di Trasporto Intelligenti (ITS). Questo problema rende difficile per i dispositivi C-V2X ottenere informazioni temporali corrette per la sincronizzazione nelle applicazioni SPAT. Per affrontare questi problemi, il governo deve stabilire standard unificati per promuovere l'aggiornamento dei sistemi di controllo dei semafori.   III. Standardizzazione delle specifiche dello strato applicativo della tecnologia C-V2X. Alcune organizzazioni seguono gli standard europei, alcune adottano gli standard americani e altre combinano entrambi per sviluppare standard nazionali. Attualmente non è chiaro quale standard sarà adottato a livello globale. Unificare gli standard e valutare i vantaggi e gli svantaggi dei vari standard dovrebbe far parte dell'agenda della smart city del governo.   IV. Applicazioni della tecnologia Sidelink 5G: Mentre i servizi C-V2X sono stati testati e sperimentati in molte regioni, la copertura 5G completa richiede ancora tempo. Le applicazioni iniziali si concentreranno principalmente su quelle con requisiti KPI (Key Performance Indicator) meno esigenti. Una volta che il 5G raggiungerà la copertura completa e la tecnologia Sidelink sarà completamente implementata, C-V2X raggiungerà un nuovo livello, in cui larghezza di banda, bassa latenza e alta velocità di trasmissione diventeranno elementi chiave nei suoi scenari applicativi; l'implementazione di 5G NR-V2X porterà a un'integrazione completa dell'intero ecosistema.   V. Sviluppo sincronizzato di veicoli e infrastrutture stradali: Secondo lo standard internazionale SAE J3016, la guida autonoma è definita nei livelli 0-5; i servizi C-V2X, oltre ai veicoli stessi, pongono anche elevate esigenze sulle strade e sulle infrastrutture correlate; inoltre, una grande quantità di informazioni private e riservate dalle telecamere IP sarà trasmessa in spazi pubblici, rendendo la protezione della sicurezza delle informazioni una questione critica nell'implementazione di C-V2X basato su PC5; i paesi devono sviluppare standard pertinenti per definire le politiche di sicurezza; anche i regolamenti e i meccanismi di richiesta di risarcimento assicurativo per gli incidenti stradali nei sistemi di trasporto intelligenti (ITS) sono in fase di sviluppo.

Soluzioni di integrazione C-V2X: Le soluzioni di integrazione del sistema PC5 C-V2X basate su reti 5G comprendono attualmente le seguenti categorie:   Convertire i segnali di controllo dei semafori in messaggi interni C-V2X riconoscibili da RSU/OBU per implementare applicazioni SPAT.I veicoli autonomi sono di solito dotati di telecamere e intelligenza artificiale per riconoscere le informazioni dei semaforiTuttavia, l'accuratezza del riconoscimento è facilmente influenzata da condizioni meteorologiche avverse o da ostacoli.   Utilizzo della tecnologia dell'intelligenza artificiale, che ha dimostrato prestazioni eccellenti in più campi, per le applicazioni VRUCW.Le funzioni di rilevamento degli utenti vulnerabili della strada e di avviso di collisione basate sull'apprendimento profondo possono essere implementate attraverso un'architettura di sistema C-V2X basata su PC5.   Integrazione di C-V2X nel sistema di guida autonoma (ADS) per migliorare la sicurezza.Il successo di questi progetti costituirà una solida base per il prossimo 5G NR-V2X.   I. Integrazione del sistema di controllo del semaforo:Per implementare le applicazioni SPAT a livello locale, è stata progettata l'architettura di sistema mostrata nella Figura 1. Figura 1. Diagramma dell'architettura di integrazione del sistema di controllo dei semafori   Il sistema può raccogliere direttamente informazioni sul semaforo dal controllore del semaforo. Il programma di acquisizione dei semafori è responsabile della ricezione delle informazioni sui semafori stradali, tra cui la fase dei semafori, il colore e il tempo residuo,che sono tutti inviati all'unità stradale (RSU). L'RSU legge queste informazioni e le confeziona in messaggi di protocollo C-V2X. L'RSU trasmette i messaggi C-V2X all'unità di bordo (OBU) tramite l'interfaccia PC5. L'unità di bordo (OBU) installata nel veicolo autonomo analizza e filtra queste informazioni,e quindi lo invia al sistema di guida autonoma industrial PC (IPC) per il controllo della decelerazione o della sosta. L'interfaccia utente (UI) visualizza le informazioni tecniche C-V2X in modo intuitivo.   II. Integrazione del sistema applicativo VRUCW: L'applicazione C-V2X VRUCW basata su PC5 è mostrata nella figura (2), dove: Figura 2. Diagramma schematico del sistema di integrazione VRUCW L'applicazione VRUCW può essere considerata un servizio P2I2V (pedone-infrastruttura-veicolo).Le telecamere IP devono essere installate nell'area stradale per il monitoraggio in linea di vista (LOS) e fuori linea di vista (NLOS). Utilizza un server AI dotato di una serie di tecnologie di apprendimento profondo (come CNN (Convolutional Neural Network) e SSD (Single Shot Detector)).Se un pedone passa attraverso l'area di copertura della telecamera, il sistema rileva l'oggetto. Il server IA trasmette i risultati dell'analisi, compreso il riconoscimento del bersaglio e la previsione del movimento, all'unità stradale (RSU),che trasmette queste informazioni a tutte le unità di bordo (OBU) nella sua area di copertura. L'OBU è responsabile dell'integrazione delle informazioni sul veicolo (come velocità, direzione e posizione) per determinare se esiste un rischio di collisione.Utilizziamo un algoritmo di classificazione del bersaglio per determinare la direzione del pedone per il calcolo successivo della probabilità di un avvertimento di collisione. Supponendo che vi sia un rischio di collisione tra pedone e veicolo, ad esempio se la distanza tra i due è inferiore a 50 metri e la velocità del veicolo supera i 10 km/h,Inneschiamo un avviso di collisione attraverso l' algoritmo.   III. Integrazione del sistema di guida autonoma:L'integrazione di C-V2X basato su PC5 con il sistema di guida autonoma è attualmente progettata e realizzata come indicato nella figura (3), dove: Figura 3. Diagramma schematico del sistema di integrazione della guida autonoma L'unità stradale (RSU) riceve le informazioni dal controllore del semaforo o dal server AI. In seguito trasmette queste informazioni all'interno della sua area di copertura utilizzando un formato di messaggio predefinito. L'unità di bordo (OBU) riceve i messaggi di trasmissione attraverso la comunicazione C-V2X basata su PC5. L'OBU si collega al PC industriale (IPC) del sistema di guida autonoma tramite il protocollo TCP/IP.L'OBU riceve dal veicolo i messaggi del Global Navigation Satellite System (GNSS) e della Controller Area Network (CAN). L'OBU utilizza algoritmi interni avanzati per determinare se la situazione è pericolosa e invia i corrispondenti messaggi di avvertimento all'IPC del sistema di guida autonoma in base alla situazione.   A questo punto, la tecnologia C-V2X è integrata nel sistema di guida autonoma come previsto.

Dalla sua nascita durante l'era 4G (LTE) ad oggi, C-V2X si è sviluppato per 10 anni. Durante questo periodo, produttori di molti paesi hanno partecipato alla ricerca e ai test, e la tecnologia è stata implementata con successo.   I. Progresso della tecnologia C-V2X dimostra un percorso verso l'evoluzione del 5G. Mentre la tecnologia V2X basata su 802.11p è ampiamente adottata dai produttori, la 5GAA ha proposto standard per lo sviluppo di C-V2X;   In Cina, la prima sperimentazione C-V2X è stata lanciata nel 2016, utilizzando chipset di CATT (Datang), Huawei HiSilicon e Qualcomm. I test di interoperabilità multi-vendor delle applicazioni LTE-V2X basate su PC5 sono stati completati a Shanghai nel novembre 2018, e una dimostrazione applicativa di interoperabilità C-V2X "a quattro livelli" incentrata sui meccanismi di sicurezza è stata organizzata a Shanghai nell'ottobre 2019. In Giappone, le sperimentazioni C-V2X sono iniziate nel 2018, con scenari applicativi che includono operazioni V2V, V2P, V2I e V2N in comunicazioni su vasta area basate su reti cellulari e supporto all'accesso al cloud; la Corea del Sud ha dimostrato con successo la comunicazione 5G C-V2X tra veicoli di prova a guida autonoma (AV) nel 2019.   Piano di sviluppo C-V2X: La Federal Communications Commission (FCC) degli Stati Uniti ha annunciato ufficialmente l'assegnazione di 5.9GHz dello spettro del sistema di trasporto intelligente (ITS) per C-V2X nel dicembre 2019; infine, nel novembre 2020, ha deciso di riservare 30 megahertz di spettro nella banda 5.895–5.925GHz per i servizi radio ITS utilizzando la tecnologia C-V2X. Nel frattempo, l'Europa sta sviluppando una nuova EN (European Standard) per definire l'applicazione di C-V2X come tecnologia di livello di accesso per i C-ITS (Cooperative Intelligent Transportation Systems), che è stata approvata dall'European Telecommunications Standards Institute (ETSI). L'Australia ha inizialmente lanciato test su strada della tecnologia C-V2X in Victoria alla fine del 2018. Sulla base delle versioni 3GPP e della prontezza della catena di approvvigionamento, il piano a lungo termine per l'efficienza del traffico globale e i casi d'uso applicativi C-V2X di sicurezza di base, sviluppato da 5GAA nel settembre 2020, è stato pienamente realizzato.   III. Applicazioni della tecnologia C-V2X: Attualmente, C-V2X sta guadagnando slancio in mercati come Stati Uniti, Europa, Australia, Cina, Giappone e Corea del Sud. C-V2X sta diventando dominante a livello globale, con molti paesi e governi che lo stanno dando priorità nei loro piani di sistema di trasporto intelligente; paesi e regioni come gli Stati Uniti e la Cina hanno già iniziato a rilasciare licenze per veicoli che utilizzano la tecnologia C-V2X.

I. Interfaccia PC5è un'interfaccia di comunicazione diretta utilizzata tra terminali nella tecnologia 5G (NR) C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything), che consente la comunicazione diretta tra veicoli, pedoni,e infrastrutture senza passare attraverso la rete cellulareQuesto è fondamentale per le funzioni di sicurezza a bassa latenza nelle auto connesse e nella guida autonoma (come l'allarme di collisione, la condivisione dei sensori e il platooning).come indicato nella tabella seguente, l'interfaccia PC5 (basata sulla rete) può fornire comunicazioni ultra affidabili a bassa latenza (URLLC) per applicazioni mobili avanzate di V2X;   La modalità C-V2X basata su PC5 4 non richiede una rete cellulare, sono necessari solo due dispositivi:RSU(Unità stradale) eOBU(Unità di bordo) da schierareC-V2X V2I/V2V/V2Pscenari di applicazione, in cui:   RSU:Il dispositivo di trasmissione wireless può fornire una comunicazione di collegamento diretto attraverso l'interfaccia PC5 senza una rete cellulare.e le informazioni delle telecamere IP all'interno di un'area prestabilita possono essere trasmesse ai veicoli in tempo reale tramite l'RSUUn altro scenario pratico è che l'RSU possa essere dotata di una scheda SIM per trasmettere informazioni stradali attraverso la rete cellulare, sviluppando così più applicazioni di sicurezza pubblica. OBU:Il dispositivo di comunicazione wireless è installato nel veicolo e migliora le capacità dei sensori dei veicoli autonomi comunicando direttamente con le RSU e gli altri OBU.L'OBU è responsabile della trasmissione della posizione del veicolo, direzione e velocità ad altri dispositivi preimpostati mentre riceve dati da altri veicoli come input per i suoi algoritmi interni per evitare potenziali incidenti.   II.PC5 supporta scenari di applicazione C-V2X.Quando si utilizzano applicazioni C-V2X, i dispositivi RSU e OBU devono essere dotati di chipset conformi allo standard 3GPP C-V2X (come quelli di Qualcomm, Intel, Huawei, Datang e Autotalks).   Il C-V2X basato su PC5 è stato testato sul campo e molte applicazioni sono state implementate in scenari di distribuzione commerciale; questi scenari di applicazione includono in particolare: SPAT (Signal Phase and Timing Message): servizio V2I che integra controllori del segnale di traffico (colore della luce e tempo residuo) con apparecchiature di trasmissione wireless remote (RSU),che trasmette queste informazioni all'OBUIl conducente o l'unità di controllo della guida autonoma possono utilizzare queste informazioni per decidere se cambiare rotta o accelerare. TSP (Traffic Signal Priority): Servizio per veicoli connessi (V2I) che consente ai veicoli ad alta priorità come ambulanze, vigili del fuoco,e auto di polizia per inviare segnali di priorità quando si avvicinano agli incroci controllati da segnali in modo che possano passare attraverso. VRUCW (Vulnerable Road User Collision Warning):Servizio di collegamento a veicolo (V2P) che avvisa il conducente o l'unità di controllo della guida autonoma quando un potenziale rischio di collisione pedonale viene rilevato dalle telecamere IP e dalle unità di controllo stradale (RSU). ICW (Intersection Collision Warning): servizio di collegamento tra veicoli (V2V) che avverte il veicolo ospitante di un rischio di collisione quando si avvicina a un incrocio. EBW (Emergency Brake Warning): un altro servizio per veicoli collegati (V2V) che avverte il veicolo ospitante quando un veicolo remoto davanti esegue la frenata di emergenza.Il veicolo ospitante riceve l'allarme dal veicolo davanti e determina se si verificherà una collisione. DNPW (Do Not Pass Warning): servizio di collegamento tra veicoli (V2V) utilizzato quando il veicolo ospitante prevede di sorpassare un veicolo in avanti dalla corsia opposta.Il veicolo ospitante invia un avviso ai veicoli vicini che viaggiano nella direzione oppostaL'unità di bordo (OBU) del veicolo ospitante riceverà il messaggio DNPW per determinare se è sicuro sorpassare. HLW (Hazardous Location Warning): Servizio per veicoli connessi (V2I) che avverte il veicolo ospitante di potenziali situazioni pericolose, come acque profonde dopo forti piogge, buchi sulla strada,o superfici stradali scivolose.   Tutti gli scenari di applicazione di cui sopra sono implementati utilizzando la tecnologia di comunicazione diretta C-V2X basata su PC5; a causa di limitazioni delle prestazioni, le reti cellulari 4G (LTE) non possono supportarli.5G (NR) offre opportunità di sviluppo per applicazioni sensibili al tempo.

  Il...C-V2Xsistema applicato aITS(Intelligent Transportation Systems and Automated Driving) si basa sugli standard 3GPP e il suo sviluppo si estende dall'era 4G (LTE) all'attuale 5G (NR).   Io. LTE-V2X: La prima fase del 3GPP Rel-14 è stata completata nel marzo 2017, stabilendo gli standard iniziali a supporto dei servizi V2V e dei servizi V2X che utilizzano infrastrutture cellulari.Le principali caratteristiche di sicurezza di C-V2X sotto 3GPP Rel-14 sono implementate attraverso reti cellulari o interfaccia PC5Collegamento lateralePer supportare la comunicazione C-V2X basata sullo spettro non autorizzato a 5,9 GHz, è stata introdotta una nuova banda di frequenze LTE-V2X 47 (con larghezza di banda di 10 MHz e 20 MHz).Il 3GPP Rel-14 ha anche introdotto due nuovi canali fisici per la comunicazione C-V2X basata su PC5: PSSCH (Physical Sidelink Shared Channel) ePSCCH(Canale di controllo del collegamento laterale fisico).PSSCHè utilizzato per trasportare dati, mentre PSCCH contiene informazioni di controllo per decodificare il canale dati al livello di accesso fisico.   Per accelerare lo sviluppo di LTE-V2X, LTE-D2D (Device-to-Device)modalità 3(modalità di programmazione centralizzata) e4(modalità di programmazione decentralizzata) sono state adottate per supportare la comunicazione Sidelink tramite PC5, dove:   Modalità 3:La rete cellulare assegna le risorse. Modalità 4:Non è necessaria una copertura della rete cellulare.   I veicoli possono utilizzare uno schema di programmazione semi-persistente (SPS) basato su sensori per selezionare autonomamente le risorse radio con il supporto di meccanismi di controllo della congestione.   2.LTE-V2X Seconda fase:Nel giugno 2018, 3GPP Rel-15 ha completato la seconda fase degli standard 3GPP V2X, introducendo servizi V2X migliorati (tra cui platooning, sensori estesi, guida avanzata e guida remota),costruire un ecosistema stabile e robusto intorno a LTE-V2X, tra cui:   Pilotaggio:Tutti i veicoli del plotone si scambiano informazioni per mantenere in sicurezza piccole distanze. Sensore esteso:I dati grezzi o elaborati dei sensori sono scambiati tra veicoli, unità stradali, dispositivi pedonali,e server di applicazioni V2X per migliorare la consapevolezza ambientale oltre il campo di rilevamento dei singoli sensori (e.per esempio, scambiando video in tempo reale). Guida avanzata:I dati di percezione e le intenzioni di guida ottenuti dai sensori locali vengono scambiati con i veicoli vicini per la sincronizzazione e il coordinamento. Guida a distanza:Un autista remoto o un'applicazione V2X controlla un veicolo remoto (ad esempio, fornire assistenza ai passeggeri disabili, guidare veicoli in ambienti pericolosi, eseguire una guida su percorsi prevedibili, ecc.).).   3.5G-V2X:Come terza fase di V2X, 5G (NR) - V2X è retrocompatibile con i livelli superiori di LTE-V2X.NR-V2X è progettato per supportare queste applicazioniCome tipo di applicazione V2N, 5G URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication)taglio della reteIn questo caso, il sistema può fornire funzioni avanzate di guida autonoma con QoS (Quality of Service) più elevato perL3(automazione condizionale) eL4(altamente automatizzata) guida.   4.5G-V2X Caratteristiche: Per soddisfare le esigenze di alcuni scenari di applicazione avanzati che richiedono la trasmissione di traffico periodico, oltre alla radiodiffusione, 5G NR-V2X introduce due nuovi tipi di comunicazione:Unicast e multicastSimile a LTE-V2X, 5G NR-V2X definisce due modalità di comunicazione Sidelink:Modalità 1 e Modalità 2, dove:   Modalità NR-V2X 1definisce un meccanismo che consente ai veicoli di comunicare direttamente quando le risorse wireless sono assegnate ai veicoli dalla stazione base della rete cellulare attraverso l'interfaccia Uu. Modalità NR-V2X 2supporta la comunicazione diretta con il veicolo tramite l'interfaccia PC5 al di fuori dell'area di copertura della rete cellulare.   3GPP Rel-16 è stato ufficialmente congelato nel luglio 2020; durante lo sviluppo di 3GPP NR Release 17, è stata proposta una nuova architettura di relè di comunicazione Sidelink per supportare alcuni servizi V2X avanzati.

  Come tecnologia avanzata di comunicazione wireless attualmente applicata inITS(Sistemi di trasporto intelligenti), C-V2X può non solo risolvere il problema di oltre un milione di morti annuali per incidenti stradali,ma anche estendere le capacità di rilevamento del punto cieco nella copertura della guida autonomaLe sue norme tecniche e modalità di applicazione sono le seguenti:   I. Vantaggi tecnici:C-V2X può aggregare le informazioni raccolte nel sensore collaborativo, aggiornare le mappe utilizzando informazioni precise sulla struttura stradale e distribuire mappe localizzate ad alta definizione (HD) in base alla posizione del veicolo.Questi servizi avanzati migliorati, come il rilevamento del punto cieco, il telerilevamento, la guida remota e il compatto, tutti beneficiano della tecnologia C-V2X.Questi sono i vantaggi che la tecnologia C-V2X porta alla guida autonoma. Figura 1. Diagramma schematico dell'integrazione e dell'applicazione della tecnologia C-V2X   II. Modalità standard:utilizzando connessioni 3GPP (Progetto di partenariato di terza generazione) 4G (LTE) o 5G (NR) per la trasmissione e la ricezione del segnale, opera in due modalità di trasmissione complementari; Gli abetit è la comunicazione diretta con veicoli, infrastrutture e pedoni; in questa modalità, C-V2X opera indipendentemente dalla rete cellulare e utilizza l'interfaccia PC5 per la comunicazione. La secondaC-V2X utilizza reti mobili tradizionali,che consente ai veicoli di ricevere informazioni sulla condizione della strada e del traffico nella loro zona.   III. Prospettive di applicazione:Con l'evoluzione e la diffusione della tecnologia, gli incidenti mortali causati da errori umani o da condizioni stradali,e la grave congestione del traffico causata da circostanze particolari o incidenti non sarà più un problemaAttraverso le tecnologie veicolo-veicolo (V2V) e veicolo-pedone (V2P) in C-V2X, i rischi possono essere rilevati prima che diventino minacce,e attraverso le tecnologie C-V2X "vehicle-to-infrastructure" (V2I) e "vehicle-to-network" (V2N)La tecnologia C-V2X, un sistema di trasporti intelligente, è stata utilizzata in modo collaborativo per creare un sistema di segnalazione di emergenza, che consente di segnalare l'avvenuta congestione.e 5G contribuiranno a realizzare strade più sicure e viaggi più efficienti.   IV.TecnologiaLa tecnologia C-V2X integrata a bassa latenza e ad alta affidabilità consente ai veicoli di comunicare con altri veicoli (V2V), pedoni (V2P), infrastrutture stradali (V2I) e con la rete (V2N),indipendentemente dal fatto che sia utilizzata una rete cellulareI veicoli autonomi sono in genere dotati di sensori avanzati: telecamere, LiDAR, radar, Global Navigation Satellite System (GNSS),e Controller Area Network (CAN)Perché la tecnologia C-V2X è ancora necessaria per i sistemi di trasporto intelligenti?Anche i veicoli autonomi completamente equipaggiati non riescono a rilevare oggetti non in linea di vista (NLOS)C-V2X può superare il problema NLOS utilizzando l'interfaccia PC5 di comunicazione sidelink o reti cellulari per fornire ulteriori funzionalità di sicurezza.I sensori dei veicoli forniscono le funzioni di base della guida autonoma■ questo non cambierà in futuro ed è fondamentale per la sicurezza.L'industria automobilistica ha capito che la connettività è essenziale per migliorare ulteriormente la sicurezza e il comfort dell'automobile (livello 1): Conditional Automation) o L4 (Level 2: High Automation); per raggiungere livelli più elevati di guida autonoma, i veicoli devono essere interconnessi tramite la tecnologia C-V2X.

  C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything) è una tecnologia avanzata di comunicazione wireless attualmente utilizzata inITS(Intelligent Transportation Systems) per la guida autonoma; questa tecnologia estende la copertura della guida autonoma e migliora le capacità di rilevamento del punto cieco.   Io. Caratteristiche della tecnologia C-V2X:Rispetto ai sensori tradizionali comunemente utilizzati, C-V2X è più conveniente e più adatto per la distribuzione su larga scala.C-V2X utilizza la tecnologia Sidelink (comunicazione diretta veicolo-veicolo) per raggiungere la connettività dei sensori UrLLC a bassa latenza (missione critica), con una gamma di comunicazione superiore a quella delle reti wireless convenzionali.   II.C-V2X e guida autonoma:Nel 2020, la tecnologia 5G (NR) è stata completamente commercializzata a livello globale; gli operatori di comunicazione mobile e i dipartimenti competenti stanno anticipando con entusiasmo il suo maggiore ruolo nella vita quotidiana delle persone a causa della suabassa latenza, alta affidabilità e elevato throughput.Livello 3(automazione condizionale) oLivello 4La guida autonoma (altamente automatizzata) è un esempio tipico di applicazioni 5G (NR), in cui laURLLCL'evoluzione del C-V2X e la diffusione del 5G (NR) si completano a vicenda.costruire congiuntamente un nuovo ecosistema che cambierà il modo in cui le persone guidano e gestiscono il traffico in futuro.   III.Applicazioni C-V2X:Dato che circa 1 milione di persone muoiono in incidenti stradali in tutto il mondo ogni anno, rendendo gli incidenti stradali l'ottava causa principale di morte a livello mondiale,C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything) sta diventando una soluzione popolare a questo problema.   V2V (Veicolo-Veicolo):Comunicazione tra veicoli, come il mantenimento di una distanza di sicurezza, velocità e cambi di corsia. V2I (Vehicle-to-Infrastructure):Comunicazione tra veicoli e infrastrutture stradali, quali segnali stradali, semafori e caselle di pedaggio. V2P (Veicolo a pedone):Comunicazione tra veicoli e pedoni, come il rilevamento di pedoni o ciclisti nelle vicinanze. V2N (Vehicle-to-Network):Comunicazione tra i veicoli e la rete, come l'ottenimento di informazioni di infotainment via Internet e l'invio di dati sulle prestazioni del veicolo al costruttore dell'auto.