C-V2X Technology and Field Trial in Japan

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たみえあさぶき
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1 2018 年 12 月 13 日セルラー V2X 共同実証実験レポート Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 1

2 実証実験の目的本実証実験では国際標準化団体である3GPP(3rd Generation Partnership Project) において Release 14として規定された直接通信技術を用い車両とあらゆるものをつなぐ高信頼低遅延の通信技術であるセルラー V2Xの評価を行います本実証実験により 5GHz 帯を用いたセルラー V2Xの直接通信技術の通信距離信頼性低遅延特性を評価するとともに LTE-Advanced(LTE-A) ネットワークと通信を相互補完する効果を確認しますまた得られた知見を用いてエコシステムの構築や関連する企業団体への働きかけを行うとともに 3GPPにおける標準化活動を通じて第 5 世代通信方式 (5G) をはじめとするセルラー通信技術を用いた新たなグローバルスタンダードの構築にも貢献していきます Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 2

3 セルラー V2X 実証実験システム構成図可視化, ログ収集サーバー V2N アプリケーションサーバー Uu ネットワークインタフェース (LTE) PC5 直接通信インタフェース LTE 網路側機 V2N (Uu) V2I (PC5) V2P (PC5) V2V (PC5) V2P 端末セルラー V2X 実験車両 Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 3

実験システム ; 実験車両路側機歩行者端末 PC5 用アンテナ実験車両日産 LEAF

インタフェース双方の実験システムを後部トランクに搭載している PC5 用の C-V2X DP

CAN コンバータ並びにバッテリーなどで構成する見通し外の走行シナリオを実験するために

シナリオ用に歩行者に見立てた PC5 試験用端末を 1 台使用 PC5 用アンテナは手で保持する

4 実験システム ; 実験車両路側機歩行者端末 PC5 用アンテナ実験車両日産 LEAF 実験用トラック実験車両日産 LEAF 歩行者端末路側機 C-V2X 実験システム実験車両実験用トラック歩行者端末路側機説明 2 台の日産 LEAF を実験車両として使用 PC5 と Uu インタフェース双方の実験システムを後部トランクに搭載している PC5 用の C-V2X DP 評価ボードと Uu 用 LTE V2N 実験システム並びに遠隔操作ログ収集用モバイルルータ CAN コンバータ並びにバッテリーなどで構成する見通し外の走行シナリオを実験するためにフルサイズの実験用トラックを 1 台使用 PC5 用アンテナはルーフに設置 V2P シナリオ用に歩行者に見立てた PC5 試験用端末を 1 台使用 PC5 用アンテナは手で保持する V2I シナリオ用に路側機に見立てた PC5 試験用機器を 1 台使用 PC5 用指向性アンテナを地上高 5m に設置 Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 4

8dB 利得 : 10 dbi, 指向性アンテナ半値角 : ±20, 地上高 : 5 m LEAF と同じアンテナをトラックのルーフに設置 LEAF と同じアンテナを手で保持最大送信出力空中線電力 20.3 dbm ( 車載器アンテナ端 ) EIRP 22.

5 実験システム ; PC5 用無線設定 PC5 用車載器 Qualcomm C-V2X DP (Development Platform) MDM9150 商用前サンプルチップ項目アンテナ ( 日産 LEAF 実験車両 ) アンテナ ( 路側機 ) アンテナ ( トラック ) アンテナ ( 歩行者想定端末 ) 仕様設定 PC5: 2 受信, 1 送信, GNSS: 1 受信利得 : 6 dbi, 無指向性アンテナケーブルロス ; 3.8dB 利得 : 10 dbi, 指向性アンテナ半値角 : ±20, 地上高 : 5 m LEAF と同じアンテナをトラックのルーフに設置 LEAF と同じアンテナを手で保持最大送信出力空中線電力 20.3 dbm ( 車載器アンテナ端 ) EIRP 22.5 dbm ( 車載器 + 実験車両アンテナ ) 使用周波数帯システム帯域送信帯域幅モジュレーションエラー訂正 BSM 間隔 BSM パケットサイズリソース選択幅 PC5 同期方式 5.8 GHz 10 MHz MHz (12 ~ 18 RBs) Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 5 QPSK Turbo Coding と HARQ 100 ms 毎 bytes 20 ms GNSS のみ

V2N 実証実験システム車輌情報車両情報 DB サーバーアプリケーション MQTT Broker 運転支援情報 NTT ドコモ商用 LTE 網スマートフォン V2N アプリケーションサーバー ( 東京に設置 ) 項目無線パラーメータアップリンク送信間隔トランスポートプロトコルパケットサイズ

6 V2N 実証実験システム車輌情報車両情報 DB サーバーアプリケーション MQTT Broker 運転支援情報 NTT ドコモ商用 LTE 網スマートフォン V2N アプリケーションサーバー ( 東京に設置 ) 項目無線パラーメータアップリンク送信間隔トランスポートプロトコルパケットサイズ説明 NTT ドコモ商用 LTE 網に準ずる 100 ms MQTT (TCP/IP ベース ) 116 Bytes USB クライアントアプリケーションクライアント PC GNSS CAN Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 6

7 走行シナリオ本実証実験では ITS ユースケースの検証は対象外としているが V2V, V2N, V2P, V2I といった異なる種別の ITS テストシナリオで C-V2X の動作を確認するため下記の走行シナリオをテスト用に SAE J2945/1 規格の DNPW, EEBL, IMA, HLW, VRUW を参考にし実験を行った V2V, V2I, V2P, 直接通信での試験走行シナリオ ( 長距離低遅延特性を評価 ) 種別 V2N ネットワーク通信での試験走行シナリオ ( 広域での事前通知特性を評価 ) 種別追い越しを想定した走行 ( 長距離低遅延特性 ) V2V 追い越しを想定した走行 V2N 交差走行 ( 見通し外での通信距離低遅延特性 ) V2V 交差走行 V2N 追走を想定した走行 ( 低遅延特性 ) V2V 追走を想定した走行 V2N 障害物がある場合の走行 ( 路側機との通信距離低遅延特性 ) V2I 障害物がある場合の走行 V2N 歩行者がいる場合の走行 ( 見通し外での通信距離低遅延特性 ) V2P Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 7

実証実験概要日本での C-V2X 実証実験は主に JARI( 日本自動車研究所 )

城里 JARI つくば走行シナリオテスト実施場所追い越しを想定した走行 JARI 城里高速周回路

交差走行 JARI つくばテストコース周回路見通し見通し外環境歩行者がいる場合の走行 JARI

8 実証実験概要日本での C-V2X 実証実験は主に JARI( 日本自動車研究所 ) の城里ならびにつくばテストコースを主に利用して行った城里周回路は高速移動時長距離通信の検証に直線路は長距離通信の検証に利用したつくばテストコースは見通し見通し外環境での通信特性の検証に利用実証実験は 2018 年 7 月より 10 月にかけて実施 JARI 城里 JARI つくば走行シナリオテスト実施場所追い越しを想定した走行 JARI 城里高速周回路追走を想定した走行 JARI 城里高速周回路直線路障害物がある場合の走行 JARI 城里総合試験路交差走行 JARI つくばテストコース周回路見通し見通し外環境歩行者がいる場合の走行 JARI つくばテストコース NTT ドコモ YRP R&D センター 500m 100m Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 8

9 見通し状態での PC5 直接通信距離試験結果 RSSI (dbm) Packet Error Rate (%) JARI 城里周回路 HV(Host Vehicle) は静止状態 RV(Remote Vehicle) は 60 km/h にて定速走行 1200 m 離れた車両間で 10% 未満のパケットエラー率 (PER) を観測 PER は 50 サンプルの受信成功率で算出 1200 m 以上は評価区間外 ( 見通し外環境となるため ) Distance b/w vehicles (meters) Mean RSSI (5m bin) RSSI Packet Error Rate m JARI 城里周回路 *10 % 未満のPERという指標は他のセルラー V2X 実証実験などでもよく利用される指標で ITSアプリケーションレベルでの要求値を意味しない Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 9

RSSI (dbm) 見通し外状態での PC5 直接通信距離試験結果 JARI つくばテストコース見通し (LOS) と見通し外 (NLOS) 比較のため複数のテストシナリオを実施見通し外で380 mの通信距離を確認 380 m 以上はテストコースエリア外となるため評価区間外 NLOS/LOSいずれもパケットエラーなし NLOS 用障害物の減衰によりLOSと比べ平均 14

10 RSSI (dbm) 見通し外状態での PC5 直接通信距離試験結果 JARI つくばテストコース見通し (LOS) と見通し外 (NLOS) 比較のため複数のテストシナリオを実施見通し外で380 mの通信距離を確認 380 m 以上はテストコースエリア外となるため評価区間外 NLOS/LOSいずれもパケットエラーなし NLOS 用障害物の減衰によりLOSと比べ平均 14 dbの受信レベル差を観測 -40 コンテナ (NLOS 試験時 ) トラック ( 静止 ) (NLOS 試験時 ) HV ( 静止 ) 見通し見通し外試験においてパケットエラーなし JARI つくばテストコース 50m Distance (m) LOS, 40km/h NLOS, 40km/h LOS,40km/h,Mean(5m bin) NLOS,40km/h,Mean(5m bin) Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 10

高速移動時のPC5直接通信距離試験結果 JARI 城里周回路 HVとRVはそれぞれ反対方向に110 km/hで走行し相対速度 220 km/hの状況で試験実施 HV, RVはそれぞれ異なる車線を走行コース上見通し可能距離である1200 m内では相対速度220 km/hの状態でパケットエラー率(PER)10%未満を確認し PER 10%未満の最大距離は 1307 mであった PER

11 高速移動時のPC5直接通信距離試験結果 JARI 城里周回路 HVとRVはそれぞれ反対方向に110 km/hで走行し相対速度 220 km/hの状況で試験実施 HV, RVはそれぞれ異なる車線を走行コース上見通し可能距離である1200 m内では相対速度220 km/hの状態でパケットエラー率(PER)10%未満を確認し PER 10%未満の最大距離は 1307 mであった PER (%) PER vs Distance at 220 km/h relative speed 周回路最大見通し距離 Distance (m) Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm JARI 城里周回路 11

12 PC5 直接通信遅延特性試験結果 JARI 城里直線路周回路走行シナリオ遅延時間 (ms) 5% 値中央値 95% 値リソース選択幅は20 msに設定 3 種類の走行シナリオにてITSアプリケーション層での送受信の遅延時間を計測試験は非輻輳環境にて実施 Txリソースは選択幅 20 msの中からランダムに選択追走想定した走行追い越しを想定した走行障害物がある場合の走行遅延は 2 台の試験車両間で計測遅延時間は全ての走行シナリオにて中央値 20 ms 未満であった各走行シナリオ集計 Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 12

13 LTE 下り方向信号強度下り方向の信号強度は reference signal reception power (RSRP) にて計測 RSRP: JARI 城里 ( 直線路 ) JARI 城里 ( 高速周回路 ) JARI つくば ( 交差点環境 ) Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 13

14 V2N 通信遅延最小値 5% 値中央値 95% 値 JARI 城里 ( 直線路 ) JARI 城里 ( 周回路 ) JARI つくば (LOS/NLOS 環境 ) 24 ms 30 ms 39 ms 49 ms 26 ms 31 ms 48 ms 52 ms 25 ms 33 ms 41 ms 53 ms 116 bytes データ長の Ping を実験車両ネットワーク実験車両経由にて実施遅延を計測した通信遅延特性は走行場所に依存しなかった Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 14

15 RSRP と通信遅延との相関通信遅延 [ms] 100 JARI 城里 ( 周回路 ) % % 5% RSRP [dbm] RSRP が低い弱電界環境では再送などの影響により遅延時間が増加する傾向が確認された Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 15

16 実証実験結果セルラー V2X PC5 直接通信の基礎的な通信特性を確認見通し環境にて PER 10% 未満であれば 1200 m 離れた通信距離を確認した相対速度 220 km/h といった高速移動時において PER 10% 未満通信距離 1200 m を確認した車両間の通信遅延が中央値で 20 ms 未満であった見通し外環境において 380m の通信距離を確認した ( 障害物による 14 db 減衰環境 ) Uu LTE ネットワーク通信特性を確認 NTT ドコモの商用ネットワークを用いた広域通信において connected mode 状態時中央値で 50 ms 未満の通信遅延であった 95% 値において通信遅延が 60 ms 未満であった Reference signal reception power (RSRP) が低い弱電界環境では通信遅延が増加した無線レイヤでの再送処理 (Hybrid ARQ) による増加であると考えられる注 ) 上記は本実証実験の環境において見受けられた特性でいかなる環境下においてこれらの特性を確認したものではない PC5は非輻輳環境にて試験実施した Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 16

17 用語集 3GPP 3rd Generation Partnership Project V2X Vehicle to Everything C-V2X Cellular Vehicle to Everything V2V Vehicle to Vehicle CAN Controller Area Network V2I Vehicle to Infrastructure DNPW Do Not Pass Warning V2P Vehicle to Pedestrian EEBL Electronic Emergency Brake Light V2N Vehicle to Network EIRP Effective (or Equivalent) Isotropic Radiated Power VRUW Vulnerable Road User Warning GNSS Global Navigation Satellite System HARQ Hybrid automatic repeat request HLW Hazardous Location Warning IMA Intersection Movement Assist ITS Intelligent Transportation System JARI Japan Automobile Research Institute LOS Line of Sight MQTT Message Queuing Telemetry Transport NLOS Non-Line of Sight PER Packet Error Rate OBU On Board Unit QPSK Quadrature Phase-Shift Keying RB Resource Block RSRP Reference Signal Reception Power RSSI Received Signal Strength Indicator Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 17

18 Thank you コンチネンタルエリクソン日産自動車 NTT ドコモ OKI クアルコム Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, Qualcomm 18

実証実験の目的本実証実験では国際標準化団体である3GPP(3rdGenerationPartnershipProject) において Release14 として規定された直接通信技術をい両とあらゆるものをつなぐ信頼低遅延の通信技術であるセルラー V2X の評価をいます本実証実験により

実証実験の目的本実証実験では国際標準化団体である3GPP(3rdGenerationPartnershipProject) において Release14 として規定された直接通信技術をい両とあらゆるものをつなぐ信頼低遅延の通信技術であるセルラー V2X の評価をいます本実証実験により 2018 年 12 月 13 日セルラー V2X 共同実証実験レポート Continental, Ericsson, Nissan, NTT DOCOMO, OKI, and Qualcomm 1 実証実験の目的本実証実験では国際標準化団体である3GPP(3rdGenerationPartnershipProject) において Release14 として規定された直接通信技術をい両とあらゆるものをつなぐ