Architectures 3GPP pour les Communications V2X et eV2X

Les véhicules connectés existent depuis environ 10 ans avec un développement des services qui a suivi celui des technologies cellulaires (2G, 3G, 4G). Aujourd’hui, il est possible de recevoir et de signaler des informations de trafic ou d’accéder à des services d’Infotainment à bord. Au-delà de ces développements commerciaux et métiers, le service d’appels d’urgence (eCall) est le premier service de connectivité à être obligatoire sur l’ensemble des nouveaux véhicules depuis 2018. Il impose donc une connectivité des véhicules aux réseaux cellulaires et une géolocalisation grâce aux systèmes de localisation satellitaires (e.g., GPS). A ce titre, l’eCall marque le démarrage à grand échelle des services de connectivité pour les véhicules.
Dans le contexte global du transport routier, la connectivité sera un atout majeur pour accompagner le démarrage de nouveaux services commerciaux et l’émergence de nouvelles orientations de la communauté européenne et des états membres dans ce domaine. L’échange de données entre véhicules, les centres de gestion de trafic et l’Internet permettront de développer de nouveaux services pour les utilisateurs de la voiture. L’industrie automobile va subir deux évolutions majeures avec le développement de la conduite autonome et celui des services de sécurité routière et de gestion de trafic. Ces deux évolutions nécessiteront le déploiement de la nouvelle technologie 5G.
La conduite autonome va exiger qu’un grand nombre de données issues de capteurs de la voiture soient agrégées pour calculer la trajectoire de la voiture ; les communications entre véhicules et entre véhicules et infrastructures permettront à celles-ci d’échanger des messages temps réel plus riches concernant les évolutions du trafic routier. Elles contribueront à l’acquisition d’une vision plus large de l’espace de déplacement propre à chaque véhicule.
L’adoption de standards de qualité est absolument indispensable pour offrir aux véhicules des communications fiables et sécurisées tout en permettant l’interopérabilité des services au niveau global. Des standards basés sur des plateformes ouvertes sont nécessaires pour le déploiement des systèmes et leur interopérabilité mais aussi pour éviter la fragmentation du marché et le report du déploiement des technologies V2X. Les travaux de standardisation menés initialement par 3GPP appelés V2X sont actuellement étendus pour concerner de nouveaux schémas d’architecture destinés à supporter les communications eV2X (pour Vehicule to Everything) pour permettre de faire communiquer en temps réel les véhicules avec leur environnement afin d’améliorer la sécurité routière, l’efficacité du trafic et les économies d’énergie.
Le but de cette formation est de présenter l’écosystème V2X et de décrire les besoins eV2X, les services associés, l’architecture 5G pour eV2X et le slice de réseau uRLLC pour satisfaire les exigences de latence, gigue, et fiabilité.
1. De V2X à eV2X
1.1. Standards V2X
1.2. Support des types d’application V2X avec 3GPP
1.2.1. Vehicle-to-Vehicle (V2V)
1.2.2. Vehicle-to-Pedestrian (V2P)
1.2.3. Vehicle-to-Network (V2N)
1.2.4. Vehicle-to-Infrastructure (V2I)
1.3. Niveau d’automatisation
1.3.1. Niveau 0: no automation
1.3.2. Niveau 1: driver assistance
1.3.3. Niveau 2: partial automation
1.3.4. Niveau 3: conditional automation
1.3.5. Niveau 4: high automation
1.3.6. Niveau 5: full automation
1.4. V2X versus 802.11P
1.5. Spectre pour les services V2X
1.6. Améliorations 3GPP pour le support eV2X
1.6.1. eV2X versus V2X
1.7. Services de communication Vehicle-to-everything (eV2X)
1.7.1. Vehicle platooning (échange d’information entre le groupe de véhicules voyageant ensemble)
1.7.2. Advanced driving (conduite semi ou totalement automatique)
1.7.3. Extended sensors (échange d’information collectées par des capteurs entre véhicules, mobiles des piétons et serveurs d’application V2X)
1.7.4. Remote driving (contrôle à distance du véhicule par un conducteurs ou une application V2X)

2. Architecture pour les services V2X
2.1. Communication V2X basée sur PC5
2.2. Communication V2X basé sur LTE-Uu
2.3. Architecture V2X basée sur PC5 et LTE-Uu
2.3.1. V2X Application Server
2.3.2. V2X Control Function
2.3.3. V2X Application
2.3.4. Interfaces V1, V2, V3, V4, V5, LTE-Uu et PC5
2.4. Provisioning des policies/paramètres pour les communications V2X sur l’UE via PC5 et LTE-Uu
2.5. Transmission/Réception des messages V2X via PC5 et LTE-Uu
2.6. Call flows pour les procédures associées

3. Architecture pour les services eV2X
3.1. Communication eV2X basée sur PC5
3.2. Communication eV2X basé sur NG-Uu
3.3. Provisioning de service sur l’UE pour les communications eV2X via PC5 et NG-Uu
3.4. Impacts eV2X sur les procédures 5GC
3.4.1. Procédure d’nregistrement de l’UE
3.4.2. Procédure Service Request de l’UE
3.4.3. Procédure de Handover N2
3.4.4. Procédure de Handover Xn
3.4.5. Impacts sur les entités et interfaces existantes

4. Slice uRLLC
4.1. Eléments clé pour satisfaire les exigences uRLLC sur la latence, la gigue et la fiabilité
4.2. Minimisation de la mobilité de l’UE sur la latence et la gigue entre le réseau d’accès et le réseau cœur et dans le réseau cœur
4.3. Transmission plus fiable que celle d’un seul tunnel du plan usager sur les interfaces N3 et N9 dans le plan usager
4.4. Supervision de la QoS des QoS flows avec les exigences uRLLC
4.5. Impacts sur policy control et charging control