Los sistemas de comunicación vehicular son redes informáticas en las que los vehículos y las unidades de carretera son los nodos de comunicación , que se proporcionan entre sí información, como advertencias de seguridad e información de tráfico. Pueden ser eficaces para evitar accidentes y congestiones de tráfico. Ambos tipos de nodos son dispositivos de comunicaciones de corto alcance dedicados (DSRC). DSRC funciona en la banda de 5,9 GHz con un ancho de banda de 75 MHz y un alcance aproximado de 300 metros (980 pies). [1] Las comunicaciones vehiculares suelen desarrollarse como parte de los sistemas de transporte inteligente (ITS).
Los inicios de las comunicaciones vehiculares se remontan a la década de 1970. Se comenzó a trabajar en proyectos como el Sistema Electrónico de Guía de Ruta (ERGS) y el CACS en Estados Unidos y Japón respectivamente. [2] Mientras que el término Comunicaciones Inter-Vehículos (IVC) comenzó a circular a principios de la década de 1980. [3] Se utilizaban diversos medios antes de que comenzaran las actividades de estandarización, como láseres, infrarrojos y ondas de radio.
El proyecto PATH en Estados Unidos entre 1986 y 1997 supuso un importante avance en los proyectos de comunicaciones vehiculares. [4] Los proyectos relacionados con las comunicaciones vehiculares en Europa se lanzaron con el proyecto PROMETHEUS entre 1986 y 1995. [5] Se han implementado numerosos proyectos posteriores en todo el mundo, como el programa Advanced Safety Vehicle (ASV), [6] CHAUFFEUR I y II, [7] FleetNet, [8] CarTALK 2000, [9] etc.
A principios de la década de 2000, se introdujo el término Red Ad Hoc Vehicular (VANET) como una aplicación de los principios de las Redes Ad Hoc Móviles (MANET) al campo vehicular. Los términos VANET e IVC no difieren y se utilizan indistintamente para referirse a las comunicaciones entre vehículos con o sin dependencia de la infraestructura de la carretera, aunque algunos han argumentado que IVC se refiere únicamente a conexiones V2V directas. [10] Han surgido muchos proyectos en la UE, Japón, EE. UU. y otras partes del mundo, por ejemplo, ETC, [11] SAFESPOT, [12] PReVENT, [13] COMeSafety, [14] NoW, [15] IVI. [16]
Se han utilizado varios términos para referirse a las comunicaciones vehiculares. Estos acrónimos difieren entre sí ya sea en el contexto histórico, la tecnología utilizada, el estándar o el país ( telemática vehicular , DSRC , WAVE, [17] VANET , IoV , 802.11p , ITS-G5, [18] V2X ). Actualmente, la telefonía celular basada en 3GPP-Release 16 [19] y el WiFi basado en IEEE 802.11p han demostrado ser tecnologías de comunicación potenciales que permiten vehículos conectados. Sin embargo, esto no niega que otras tecnologías, por ejemplo, VLC , ZigBee , WiMAX , microondas , mmWave sigan siendo un área de investigación de la comunicación vehicular. [20]
Muchas organizaciones y agencias gubernamentales se ocupan de emitir estándares y regulaciones para la comunicación vehicular ( ASTM , IEEE , ETSI , SAE , 3GPP , ARIB , TTC , TTA, [21] CCSA , ITU , 5GAA , ITS America , ERTICO, ITS Asia-Pacific [22] ). 3GPP está trabajando en estándares y especificaciones para comunicaciones V2X basadas en celulares, [23] mientras que IEEE está trabajando a través del grupo de estudio Next Generation V2X (NGV) en la emisión del estándar 802.11bd. [24]
La principal motivación de los sistemas de comunicación vehicular es la seguridad y la eliminación del coste excesivo de las colisiones de tráfico. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), los accidentes de tráfico causan anualmente aproximadamente 1,2 millones de muertes en todo el mundo; una cuarta parte de todas las muertes son causadas por lesiones. Además, unos 50 millones de personas resultan heridas en accidentes de tráfico. Si no se toman medidas preventivas, es probable que la muerte en la carretera se convierta en la tercera causa de muerte en 2020, desde el noveno lugar en 1990. [25] Un estudio de la Asociación Estadounidense del Automóvil (AAA) concluyó que los accidentes de tráfico le cuestan a los Estados Unidos 300 mil millones de dólares al año. [26] Se puede utilizar para el control automatizado de las intersecciones de tráfico. [1]
Sin embargo, las muertes causadas por accidentes de tráfico son, en principio, evitables. El Departamento de Transporte de Estados Unidos afirma que 21.000 de las 43.000 muertes anuales por accidentes de tráfico en Estados Unidos son causadas por salidas de la carretera e incidentes relacionados con intersecciones. [27] Esta cifra se puede reducir significativamente mediante la implementación de sistemas de alerta locales a través de comunicaciones vehiculares. Los vehículos que salen pueden informar a otros vehículos de que tienen intención de salir de la carretera y los coches que llegan a las intersecciones pueden enviar mensajes de advertencia a otros coches que atraviesan esa intersección. También pueden notificar cuándo tienen intención de cambiar de carril o si hay un atasco de tráfico. [28] Según un estudio de 2010 de la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras de Estados Unidos , los sistemas de comunicación vehicular podrían ayudar a evitar hasta el 79% de todos los accidentes de tráfico. [29] Los estudios muestran que en Europa occidental una mera disminución de 5 km/h en la velocidad media de los vehículos podría dar lugar a una disminución del 25% de las muertes. [30]
A lo largo de los años, se han llevado a cabo numerosas investigaciones y proyectos en este ámbito, en los que se han aplicado las VANET a diversas aplicaciones, desde la seguridad hasta la navegación y la aplicación de la ley. En diciembre de 2016, el Departamento de Transporte de los EE. UU. propuso un proyecto de normas que gradualmente haría obligatorias las capacidades de comunicación V2V para los vehículos ligeros. [31] La tecnología no está completamente especificada, por lo que los críticos han argumentado que los fabricantes "no podían tomar lo que está en este documento y saber cuál será su responsabilidad según las Normas Federales de Seguridad de Vehículos Motorizados". [31] La PKI (infraestructura de clave pública) es el sistema de seguridad actual que se utiliza en las comunicaciones V2V. [32]
La V2V está bajo amenaza por parte de la televisión por cable y otras empresas tecnológicas que quieren quitarle una gran parte del espectro radioeléctrico actualmente reservado para ella y usar esas frecuencias para el servicio de Internet de alta velocidad. En los EE.UU. , la porción actual del espectro radioeléctrico de la V2V fue reservada por el gobierno en 1999, pero no se ha utilizado. La industria automotriz está tratando de retener todo lo que puede, diciendo que necesita desesperadamente el espectro para la V2V. La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) se ha puesto del lado de las empresas tecnológicas, con la Junta Nacional de Seguridad del Transporte apoyando la posición de la industria automotriz. Los proveedores de servicios de Internet (que quieren usar el espectro) afirman que los autos autónomos harán innecesaria la comunicación V2V. La industria automotriz estadounidense ha dicho que está dispuesta a compartir el espectro si el servicio V2V no se ralentiza o interrumpe; y la FCC planea probar varios esquemas de compartición. [33]
Dado que los gobiernos de diferentes lugares admiten espectros incompatibles para la comunicación V2V, los fabricantes de vehículos pueden verse desanimados a adoptar la tecnología en algunos mercados. En Australia, por ejemplo, no hay espectro reservado para la comunicación V2V, por lo que los vehículos sufrirían interferencias de comunicaciones ajenas al vehículo. [34] Los espectros reservados para las comunicaciones V2V en algunos lugares son los siguientes:
En 2012, los científicos informáticos de la Universidad de Texas en Austin comenzaron a desarrollar intersecciones inteligentes diseñadas para automóviles automatizados. Las intersecciones no tendrán semáforos ni señales de stop, en lugar de utilizar programas informáticos que se comunicarán directamente con cada automóvil en la carretera. [36] En el caso de los vehículos autónomos, es esencial que se conecten con otros "dispositivos" para funcionar de manera más efectiva. Los vehículos autónomos están equipados con sistemas de comunicación que les permiten comunicarse con otros vehículos autónomos y unidades de carretera para proporcionarles, entre otras cosas, información sobre obras en la carretera o congestión del tráfico. Además, los científicos creen que el futuro contará con programas informáticos que conectarán y gestionarán cada vehículo autónomo individual mientras navega por una intersección. [36] Este tipo de características impulsan y desarrollan aún más la capacidad de los vehículos autónomos para comprender y cooperar con otros productos y servicios (como los sistemas informáticos de intersección) en el mercado de vehículos autónomos. Con el tiempo, esto puede llevar a que más vehículos autónomos utilicen la red porque la información ha sido validada mediante el uso de otros vehículos autónomos. Estos movimientos fortalecerán el valor de la red y se denominan externalidades de red.
En 2017, investigadores de la Universidad Estatal de Arizona desarrollaron una intersección a escala 1/10 y propusieron una técnica de gestión de intersecciones llamada Crossroads. Se demostró que Crossroads es muy resistente a los retrasos de la red tanto de la comunicación V2I como del tiempo de ejecución en el peor de los casos del administrador de intersecciones. [37] En 2018, se introdujo un enfoque robusto que es resistente tanto a los desajustes de modelos como a las perturbaciones externas, como el viento y los baches. [38]
En noviembre de 2019, se demostró una aplicación de Cellular V2X (Cellular Vehicle-to-Everything) basada en 5G en calles abiertas de la ciudad y en una pista de pruebas en Turín . [39] Los automóviles equipados con V2V transmiten un mensaje a los vehículos que los siguen en caso de frenado repentino para notificarles a tiempo la situación potencialmente peligrosa. Otras aplicaciones demostraron casos de uso como alertar a los conductores sobre un peatón que cruza la calle. [40]
La Sociedad de Transporte Inteligente de Estados Unidos (ITSA) tiene como objetivo mejorar la cooperación entre las organizaciones del sector público y privado. La ITSA resume su declaración de misión como "visión cero", lo que significa que su objetivo es reducir los accidentes fatales y las demoras tanto como sea posible.
Muchas universidades están realizando investigaciones y desarrollando redes vehiculares ad hoc. Por ejemplo, la Universidad de California en Berkeley participa en California Partners for Advanced Transit and Highways (PATH). [4]
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