Soluzioni wireless per l’auto connessa

Anche se possono ancora essere entrambe classificate come automobili, c’è un’enorme differenza fra i modelli delle generazioni passate e quelli che stanno ora iniziando ad emergere. Inoltre, il divario è destinato di certo ad allargarsi ulteriormente in futuro. I gradi elevati di complessità che si osservano oggi nella progettazione automotive consentono di incorporare un grande numero di nuove funzionalità e, quindi, di aumentare la sicurezza, incrementare l’efficienza operativa e migliorare l’esperienza complessiva alla guida. La migrazione dai sistemi meccanici verso altri che sono puramente elettronici, noti con il termine generale di x-by-wire, consente di ridurre il peso del veicolo, migliorando così i consumi di carburante. Analogamente, l’avvento dei sistemi avanzati di guida assistita sta portando a livelli di gran lunga superiori di sicurezza per gli utenti della strada; e questo è solo l’inizio. Negli anni a venire, il progresso tecnologico porterà l’auto ancora più lontano dalle proprie origini. Uno degli obiettivi chiave per i fabbricanti di automobili consiste nel portare avanti il concetto di “auto connessa”. Questo nel lungo termine ci avvicinerà all’obiettivo della guida autonoma. Potendo contare su un insieme più ampio di tecnologie di comunicazione diverse, i veicoli saranno in grado di supportare caratteristiche e funzionalità che sarebbero state in precedenza impensabili. La tecnologia wireless (con il supporto di una dorsale basata su Ethernet via cavo con larghezza di banda elevata) saranno la base su cui si baseranno le auto connesse. È attraverso quest’ultima che la comunicazione da veicolo a veicolo e da veicolo verso l’infrastruttura sarà possibile.

L’integrazione delle tecnologie wireless

L’integrazione del Wi-Fi all’interno delle autovetture sta diventando sempre più comune. In questa fase l’attività di sviluppo di nuovi progetti è prevalentemente incentrata attorno alla tecnologia 802.11ac - che può tranquillamente supportare velocità di trasmissione dati dell’ordine delle centinaia di Mbps. Essa fornisce un modo per interfacciare i dispositivi elettronici portatili (come gli smartphone) con i sistemi di infotainment e di navigazione del veicolo, oltre ad offrire la possibilità di condividere una connessione cellulare (e di fornire in questo modo un hotspot Wi-Fi all’interno e attorno all’auto). Esistono tuttavia altre dimensioni. È assodato che i cicli di vita delle automobili avanzano con un ritmo molto più lento rispetto a quanto si osserva all’interno dell’area consumer. Per non avere veicoli con funzionalità permanentemente fisse, non in grado di beneficiare dei nuovi sviluppi non appena essi emergono, occorre provvedere al loro aggiornamento, ma senza l’inconveniente di dover portare l’auto in officina. Ciò significa che l’accesso agli aggiornamenti firmware via radio tramite Wi-Fi si riveleranno essere altamente vantaggiosi. Il Wi-Fi basato sullo standard 802.11c è completato dalla più recente incarnazione del protocollo wireless Bluetooth. Bluetooth 5 è di sicuro un elemento prezioso per il progresso delle auto connesse. Esso aumenta considerevolmente il raggio operativo (quadruplicando la distanza coperta da Bluetooth 4) e la velocità supportata dalle versioni precedenti. Di conseguenza Bluetooth 5 avrà un vasto campo di applicazioni. Oltre alla possibilità per gli occupanti di connettere i propri dispositivi portatili, così da poter accedere alle funzioni di condivisione della musica e di controllo mani libere, ci saranno anche numerosi altri vantaggi potenziali che ne potrebbero derivare. Le prestazioni superiori fornite da Bluetooth 5 faranno sì che il veicolo possieda la capacità di interagire con punti di riferimento distribuiti, che formeranno parte della rete V2I. Attraverso di essi saranno abilitati i pedaggi stradali, gli ingressi alle zone ad accesso limitato e diversi servizi informativi a valore aggiunto. Si prevede che attraverso l’utilizzo di V2I, i movimenti del traffico saranno più fluidi, con una riduzione considerevole delle possibilità di formazione di situazioni di ingorgo. I veicoli saranno in grado di ottenere informazioni dai semafori sui relativi cicli rosso-verde. Ciò consentirà all’Adas di determinare se sia meglio rallentare e arrivare giusto in tempo perché scatti il verde, piuttosto che non avere informazioni e semplicemente frenare in prossimità di un semaforo rosso. Questo produrrà una riduzione dei consumi di carburante del veicolo. Uno standard che si prepara già a godere di un’adozione diffusa nei veicoli è il protocollo emergente 802.11p. Quest’ultimo ha origine dal collaudato 802.11 della Wi-Fi Foundation, e ne sfrutta il successo di lunga data e l’effettiva onnipresenza, ma è specificamente progettato per gestire le sfide legate al suo impiego in un ambiente automotive. Lo standard risiede all’interno della banda di frequenze attorno a 5,9 GHz e si basa su 7 canali di comunicazione (ciascuno dei quali è ampio 10 MHz) - 6 dei quali sono canali di servizio, con 1 canale aggiuntivo dedicato alle funzioni di controllo. Lo scopo del protocollo 802.11p è di fornire una connessione ultra-affidabile a latenza ridotta, attraverso la quale è possibile abilitare la comunicazione di tipo sia V2V, sia V2I. Esso supporterà di conseguenza le applicazioni nei sistemi di trasporto intelligenti allorché queste ultime inizieranno ad essere implementate. Attraverso ciò, i veicoli saranno in grado di inviare i dati relativi alla loro attuale posizione, alla direzione verso cui stanno viaggiando e alla loro velocità. In un contesto V2I, questa tecnologia potrebbe essere usata per trasferire dati fra autoveicoli e la struttura urbana circostante, consentendo così di ottenere avvisi più sofisticati sulla presenza di ingorghi del traffico, incidenti e simili, oltre a verificare la presenza di parcheggi disponibili. In un contesto V2V, potrebbe anche fornire ai veicoli la capacità di dialogare l’uno con l’altro - di modo che l’informazione su un rischio potenziale che un veicolo ha identificato sia passata successivamente ai veicoli nelle vicinanze per metterli in guardia.

Soluzioni sofisticate e integrate

Le tecnologie wireless avanzate, come quelle discusse in questo articolo, si preparano a giocare un ruolo centrale ai fini dell’introduzione delle auto connesse su strada. Caratteristiche quali l’estensione del raggio operativo resa possibile da Bluetooth 5, le solide capacità di trasmissione dati del protocollo 802.11ac, e l’implementazione dello standard 802.11p assicurano che la copertura Wi-Fi sia pienamente operativa in un ambiente automotive caratterizzato da affidabilità e da latenza ridotte, e presentano tutte un’attrattiva considerevole. Essendo impegnato nel settore automotive da molti anni, il team di ingegneri di Marvell considera le problematiche implicate nel loro complesso, in termini di gradi di prestazioni e di robustezza. Affinché le auto connesse diventino effettivamente una realtà, ciò che è necessario sono soluzioni sofisticate e altamente integrate che comprendono più tecnologie wireless in package compatti di classe automotive. La serie 88W8987xA, annunciata di recente, ne è un esempio chiave (Fig. 2). I dispositivi in questa soluzione SoC wireless combo di tipo Aec-Q100 sono i primi a includere Bluetooth 5, 802.11ac Wi-Fi (Wave 2) e 802.11p, fornendo agli ingegneri la flessibilità di cui essi hanno bisogno per far fronte alle richieste crescenti di maggiore connettività wireless nei veicoli. La serie comprende tre dispositivi compatibili nell’ingombro; un dispositivo di tipo 802.11ac con Bluetooth 5, uno di tipo 802.11p con Bluetooth 5 e un dispositivo commutabile fra 802.11ac/802.11p con Bluetooth 5. Gli ingegneri si trovano così di fronte a una varietà di opzioni diverse che consentiranno di seguire un approccio su piattaforma più conveniente economicamente e meno oneroso in termini di risorse. È possibile selezionare diverse versioni a seconda del modello di autovettura, con i modelli economici che possiedono funzionalità di base e i modelli di lusso che sono dotati di funzionalità di fascia superiore. Poiché questi dispositivi possono essere scambiati fra loro senza richiedere modifiche al Pcb, l’insieme di caratteristiche supportate da un modello di autovettura può essere aggiornato, rendendolo a prova di futuro. Grazie ai molteplici meccanismi di coesistenza che sono impiegati, sono pienamente garantite prestazioni operative ottimali, essendo stati risolti gli aspetti di coesistenza della rete Bluetooth 5 con Wlan e della rete Wlan con Lte/Lte-A. L’Angolo di Arrivo (AoA) e l’Angolo di Partenza (AoD) in tecnologia Bluetooth, oltre alle funzionalità offerte dal protocollo 802.11mc consentono di realizzare le funzioni intelligenti di rilevazione multimodale delle distanze e della posizione.

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