Vehicle-to-Everything (V2X) sistemleri, araçların çevresindeki tüm unsurlarla (diğer araçlar, altyapı, yayalar, ağlar) kablosuz iletişim kurmasını sağlayan teknolojilerdir. Amaç, trafik güvenliğini artırmak, verimliliği yükseltmek ve otonom sürüşün temelini oluşturmaktır.
Vehicle-to-Everything (V2X) Sistemleri
V2X Sistemlerinin Tanımı
V2V: Araçlar arası iletişim; çarpışma uyarıları, şerit değişim güvenliği
V2I: Araç ile yol altyapısı iletişim, trafik ışıkları ile senkronizasyon, yol çalışması uyarısı
V2P: Araç ile yayalar/bulut iletişimi; mobil cihazlar üzerinden yaya güvenliği
V2N: Araçlar ile şebeke/bulut iletişimi; gerçek zamanlı trafik verisi, yazılım güncellemeleri
V2G: Araçlar ile enerji alt yapısı iletişim; elektrikli araçların şebekeye enerji geri beslemesi
V2X sistemlerinde kullanılan teknolojiler genellikle hücresel (C-V2X) veya kısa menzilli DSRC (Dedicated Short Range Communications) tabanlıdır.
Poynting tarafından hazırlanan bu makalede söz konusu teknolojilerin uygulanması ve uygulama sürecinde iletişimin en önemli bileşenlerinden bir olan antenlerin kullanımı ile ilgili bilgiler verilmektedir.
DSRC (Özel Kısa Menzilli İletişim):
DSRC, V2X için en yaygın ve standart çözümdür. Tek bir kanalda, özel 5.9 GHz bandında çalışan IEEE 802.11p Wi-Fi türevini kullanır. Genellikle 1 km’nin altında kısa menzilli iletişim için tasarlanmıştır ve özellikle güvenlik uygulamaları için daha düşük gecikme süresi ve daha hızlı yanıt süreleri sağlar.
Tek kanal içindeki veri trafiğini yönetmek için, yalnızca bir aracın aynı anda iletim yapmasını ve kanalı işgal etmesini sağlayan Taşıyıcı Algılama Çoklu Erişim/Çarpışma Önleme (CSMA/CA) kullanılır.
Bu teknolojinin dezavantajı, yalnızca kısa menzilli iletişimi desteklemesi ve özel bir altyapının kurulmasını gerektirmesidir.
C-V2X (Hücresel Araçtan Her Şeye):
C-V2X, V2X uygulamalarında giderek daha fazla ilgi gören en yeni uygulama teknolojisidir. Veri trafiği için mevcut hücresel ağlardan (LTE ve 5G) yararlanır ve V2X uygulamaları için genişletilmiş 3GPP hücresel iletişim standartlarını kullanır. C-V2X esas olarak 5.9 GHz bandında çalışır, ancak daha iyi menzil için daha düşük frekanslar (yaklaşık 3.4 GHz) da araştırılmaktadır.
C-V2X, güvenlik açısından kritik uygulamalar için daha düşük gecikme süresi sağlamak amacıyla, LTE ağındaki V2X iletişimine ayrılmış özel kontrol kanallarını kullanarak hem kısa menzilli hem de uzun menzilli iletişimi destekler. Bu, araçlar ve RSU’lar arasında hücresel çekirdek ağa bağlı kalmadan doğrudan iletişimi kolaylaştıran PC5 arayüzü (Yakınlık Tabanlı İletişim) aracılığıyla elde edilir.
Çok kanallı kullanım nedeniyle eş zamanlı iletişim mümkündür (araçların tek tek veri iletmesi gerekmez), ancak bu durum paket çakışması sorunlarına yol açabilir ve paket kaybını azaltmak için daha büyük bant genişliği gerektirebilir. LTE C-V2X mevcut altyapıyı kullanırken, 5G için özel bir altyapı geliştirilmesi gerekir ve bu da V2X iletişimi için mevcut hücresel standartların uyarlanmasını gerektirir.
Hücresel ağ trafiğine bağımlılık nedeniyle DSRC’ye kıyasla daha yüksek gecikme yaşanabilir.
Özetle:
• DSRC, düşük gecikme süresiyle kısa menzilli V2X iletişimi için özel ve standartlaştırılmış bir çözüm sunar ancak, ek altyapı gerektirir.
• C-V2X, hem kısa hem de uzun menzilli iletişim için mevcut hücresel ağlardan yararlanır ancak, gecikme süresi biraz daha yüksek olabilir.
Metod | Mesafe | Teknoloji | Frekanslar | Protokol | Kullanım |
|---|---|---|---|---|---|
DSRC | Kısa mesafe (1 km'ye kadar) | Wi-Fi | 5.9 GHz | IEEE 802.11p | V2V / V2I |
C-V2X | Kısa ve uzun mesafe | LTE/5G | 5.9 GHz, 600 MHz - 3.5 GHz | 3GPP Hücresel standartlar, V2X genişletilmiş | V2V / V2I |
DSRC AĞININ DAĞITIMI
Bir DSRC ağının dağıtımı için gerekli olan temel bileşenler şunlardır:
Araç İçi Üniteler (OBU’lar):
Bunlar esasen araçlara monte edilmiş alıcı-vericiler olup aşağıdaki bileşenleri içerirler;
- DSRC radyoları: V2X mesajlarını göndermek ve almak için 5.9 GHz özel kısa menzilli iletişim (DSRC) bandında çalışırlar.
- GPS alıcıları: Araç için konum bilgisi sağlarlar.
- İşlem birimleri: İletişim protokollerini ve mesaj şifreleme/şifre çözme işlemlerini yönetirler.
Yol Kenarı Üniteleri (RSU’lar):
Bunlar, araçlar ve altyapı arasındaki iletişimi kolaylaştırmak için yollar boyunca veya kavşaklarda konuşlandırılmakta olup aşağıdaki bileşenleri içerirler;
- DSRC radyoları: OBU’lar gibi, iletişim için DSRC bandında çalışırlar.
- Yüksek kazançlı antenler: V2X mesajlarını iletmek ve almak için daha geniş kapsama alanı sağlarlar.
- Kontrolörler ve işlemciler: Araçlarla iletişimi yönetir, potansiyel olarak merkezi bir sunucuya bağlanır ve mesaj işlemeyi yönetir.
Ek Hususlar:
- Geri Bağlantı Ağı: Veri toplama ve yönetimi için RSU’ları merkezi bir sunucuya bağlamak üzere güvenilir bir iletişim ağına (hücresel, fiber optik) ihtiyaç duyulmaktadır.
- Merkezi Sunucu: Bu sunucu, RSU’lardan gelen V2X verilerini işler ve depolar, potansiyel olarak ek uygulamalar ve hizmetler sağlar.
- Güvenlik Altyapısı: V2X verilerini yetkisiz erişim veya manipülasyondan korumak için güvenli iletişim protokolleri ve şifreleme çok önemlidir.
DSRC Radyo Özellikleri
DSRC radyoları, 5.9 GHz özel kısa menzilli iletişim (DSRC) bandında çalışır. Dikkate alınması gereken bazı önemli özellikler:
- Frekans: 5.85 GHz civarında özel bant (tipik olarak 5.855 GHz ila 5.925 GHz). Bu özel tahsis, diğer kablosuz cihazlardan kaynaklanan paraziti en aza indirir.
- Menzil: DSRC radyolarının 300 metre ile 1000 metre arasında bir menzil sağlaması beklenir (anten konfigürasyonu ve çevresel koşullar gibi faktörlere bağlı olarak).
- Güç: DSRC radyoları, araç akülerine olan yükü en aza indirmek için düşük güçte çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Tipik olarak milivat (mW) aralığında çalışırlar.
- Veri Hızı: DSRC, tipik olarak 3 Mbps ile 10 Mbps arasında değişen orta düzeyde veri hızlarını destekler. Bu, güvenlik uyarıları ve trafik güncellemeleri gibi temel V2X mesajlarını iletmek için yeterlidir.
- İletişim Protokolü: DSRC, araçtan araca iletişim için optimize edilmiş Wi-Fi protokolünün (IEEE 802.11) bir türevi olan IEEE 802.11p standardını kullanır.
C-V2X AĞININ DAĞITIMI
Hücresel V2X (C-V2X) teknolojisinin dağıtımı için ekipman ihtiyaçları DSRC’den biraz farklıdır.
Araç İçi Üniteler (OBU’lar):
- Bunlar C-V2X’te de temel öneme sahiptir. Ancak, DSRC radyoları yerine, Hücresel V2X iletişim modülleri ile donatılacaklardır.
- Bu modüller, V2X iletişimi için mevcut hücresel ağ frekanslarını (LTE veya 5G) kullanır ve özel bir DSRC bandına olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
- Konum verileri ve mesaj işleme için GPS alıcıları ve işlem birimleri hala gereklidir.
Yol Kenarı Üniteleri (RSU’lar):
DSRC’ye benzer şekilde, RSU’lar araçlarla iletişim için yol kenarlarına yerleştirilir. Ancak işlevsellikleri değişir:
- Hücresel modemler: Hücresel ağlar üzerinden iletişim için DSRC radyolarının yerini alır.
- Yüksek kazançlı antenler: Hücresel frekanslarda C-V2X mesajlarının iletilmesi ve alınması için önemini korur.
- Kontrolcüler ve işlemciler: Araçlarla iletişimi yönetir, potansiyel olarak bir hücresel ağ çekirdeğine bağlanır ve mesaj işlemeyi gerçekleştirir.
Ek Hususlar:
- Geri Bağlantı Ağı: Bu, RSU’ları merkezi bir sunucuya bağlamak için çok önemlidir. Ancak, geri bağlantı ağı DSRC için ayrı bir ağ gerektirmek yerine mevcut hücresel altyapıyı kullanabilir.
- Merkezi Sunucu: DSRC’ye benzer şekilde, merkezi bir sunucu, RSU’lardan gelen V2X verilerini işler ve depolar, böylece ek uygulamalar ve hizmetler etkinleştirilir.
- Güvenlik Altyapısı: Güvenli iletişim protokolleri ve şifreleme, V2X verilerini yetkisiz erişim veya manipülasyondan korumak için çok önemlidir.
ANTENLER
Hücresel V2X (C-V2X) RSU’lar – Hücresel Antenler:
Yönlü antenler:
Yüksek kazanç sağladıkları ve sinyali belirli sektörlere odakladıkları için C-V2X iletişimi için yaygın olarak kullanılır. Bu, RSU’ların belirlenmiş kapsama alanlarındaki araçlarla verimli bir şekilde iletişim kurmasını sağlar. Genellikle LTE-V2X için kullanılan hücresel frekans bantlarında (yaklaşık 600 MHz ila 3.5 GHz) ve gelecekte potansiyel olarak 5G NR-V2X frekanslarında (mmWave aralığında) çalışırlar.
Çok yönlü antenler:
Özellikle daha küçük kapsama alanları için veya 360 derecelik iletişim istendiğinde bazı durumlarda kullanılır. Bununla birlikte, yönlü antenlere kıyasla daha düşük kazanç sağlarlar ve aynı kapsama alanını elde etmek için daha yüksek verici gücü gerektirebilirler.
DSRC RSU Antenleri – Wi-Fi Antenleri:
Yönlü antenler:
Bu düz, yönlü antenler, DSRC için ayrılan 5.9 GHz spektrum bandındaki verimlilikleri nedeniyle DSRC iletişimi için yaygın olarak kullanılır. Orta düzeyde kazanç sunarlar ve iletişimi trafik şeritleri gibi belirli alanlara odaklamak için yönlendirilebilirler.
Çok yönlü dipol antenler:
Kısa mesafeli, çok yönlü DSRC iletişimi için dipol antenler kullanılabilir. Bu basit antenler daha düşük kazanç sunar ancak sinyalleri her yöne yayar, bu da küçük kavşaklar için potansiyel olarak uygundur. Örneğin, küçük kavşaklar için uygundurlar.
V2X Uygulamaları İçin Yaygın Anten Konnektörleri:
Hücresel V2X (C-V2X):
- N Tipi konnektörler: Dış mekan uygulamaları için dişli konnektörler, hava koşullarına dayanıklı, daha yüksek güç seviyelerini destekler (çeşitli LTE bantları için uygundur).
- SMA konnektörler: Test amaçlı veya düşük güçlü RSU’lar için daha küçük vidalı konnektörler.
- 4.3-10 konnektörler: 5G NR uygulamaları için tasarlanmıştır, C-V2X için daha yaygın hale gelebilir.
DSRC:
- RP-SMA konnektörler: Genellikle DSRC uygulamaları için kullanılır, hava koşullarına dayanıklı, 5.9 GHz bandı için uygundur.
- MMCX konnektörler: Daha küçük ayak izine sahip DSRC antenleri için minyatür koaksiyel konnektörler, ancak daha düşük güç işleme kapasitesi nedeniyle dış mekan uygulamaları için ideal olmayabilir.
Güvenilir iletişim, hem DSRC hem de Hücresel V2X teknolojilerinin başarısı için temeldir ve araçlar, altyapı ve yayalar arasında kritik veri alışverişini kolaylaştırır.
Doğru anteni kullanarak ve doğru şekilde konumlandırarak V2X sistemlerinin performansını önemli ölçüde artırabilir ve nihayetinde bağlantılı ve daha güvenli ulaşımın geleceğini şekillendirebilirsiniz. V2X teknolojisi gelişmeye devam ettikçe, gelişmiş antenlerin rolü, tam potansiyeline ulaşmasında merkezi bir öneme sahip olmaya devam edecektir.
Kaynak: Poynting 12/2025