Современные автомобили сильно зависят от качества связи - как от локальной, проводной, так и от интернета, то есть от сотовой или спутниковой связи. Сегодня машины оборудованы такими системами, которые позволяют пользователям подключаться к интернету, обеспечивая доступ к множеству функций и услуг.
Как известно, на автомобилях установлено множество датчиков и камер для непрерывного сбора данных – от состояния дорог и схем движения до перемещений пешеходов и других транспортных средств. Для чего они нужны и как работают?
Связь внутри автомобиля
Не все из этих датчиков, понятное дело, вообще подключены к глобальной сети – для обмена данными внутри автомобиля она не нужна.
Это обмен между блоками управления, которые собраны в локальную сеть и внутри которых данные передаются по проводам (реже по Bluetooth или Wi-Fi).
Понятно, как это работает. К примеру, при резком торможении срабатывает датчик частоты вращения колеса, блок ABS кроме прочего отправляет команду блоку управления двигателем на сокращение подачи топлива и уменьшение крутящего момента.
Датчики дождя, стеклоподъёмники, зеркала, подрулевые переключатели – всё работает внутри локальной сети и зависит от обмена данными. Даже чтобы опустить стекло, нужно нажать кнопку и отправить таким образом команду блоку управления дверью. Тот, кстати, ещё и отправит в систему сообщение о том, что окно открыто.
Но всё это, если говорить проще, передаётся по проводам. Так же, но с использованием других протоколов (для быстрой передачи больших объёмов данных), работает связь главного компьютера автомобиля с блоками камер, радаров, лидаров и пр.
А вот беспроводные способы связи внутри салона – уже упомянутые Bluetooth и Wi-Fi – используются для задач, не связанных непосредственно с работой автомобиля.
Эта "персональная сеть" изолирована от критических систем управления, её зона – комфорт и удобство водителя. Так работают системы вроде Hands-Free, подключение смартфон к мультимедиа-системе, создание Wi-Fi Hotspot (точки Wi-Fi доступа внутри салона), работа CarPlay и Android Auto и пр.
Связь снаружи автомобиля
Это всё понятно – как видим, интернет здесь не нужен. А для чего же он нужен? А нужен он для обмена данными с внешним миром. В автомобиле есть модем с SIM-картой, который подключается к сотовым сетям связи и выходит через них в интернет. Для чего?
Да много для чего. Например, для связи с серверами производителя и передачи ему диагностических данных о пробеге, уровне топлива, ошибках двигателя и т.п. Также связь с серверами нужна для обновления ПО автомобиля, верней скачивания обновлений (само обновление идёт через внутреннюю сеть).
Интернет нужен и для использования специальных приложений для управления рядом функций авто с помощью смартфона – вроде запуска двигателя, настройки климат-контроля, подогрева и пр. Сюда же – работа навигаторов, актуальные карты пробок, информация о дорожных событиях и, к примеру, прогнозы погоды.
Всё это, как видим, объединено одной особенностью – здесь нет критической зависимости от скорости соединения. Мобильная связь изначально не являлась особо стабильной, поэтому и развивалось то, что от этой стабильности не зависело.
Однако теперь – вместе с развитием связи (появление 5G, улучшение покрытия основных трасс вышками сотовых операторов, даже развитие спутниковой связи) – становится проще перейти в новым задачам.
Речь идет о системах, где задержка передачи данных критически влияет на их работу и, как следствие, на безопасность использования автомобиля. Эти системы часто объединяют под термином V2X, то есть Vehicle-to-Everything – если передавать смысл, то это "автомобиль, подключённый ко всему, чему можно".
Vehicle-to-Everything
Под V2X подразумеваются несколько подкатегорий – среди них обмен данными с другими автомобилями (V2V), обмен с инфраструктурой (V2I) и связь через сеть (V2N). Ниже мы расшифруем, но сразу стоит отметить, что главное требование к сети в данном случае – минимальная задержка, то есть передача данных (и их обработка, конечно) за доли секунды.
Внимательный читатель спросит, почему V2X, ведь должно быть V2E. На самом деле X – это "Икс", то есть некая переменная, если говорить терминологией математики, откуда идея такого нейминга и позаимствована. И вот вместо этой переменной предлагается подставлять то, о чём мы пишем дальше.
V2V
В рамках V2V (Vehicle-to-Vehicle) автомобили через сеть обмениваются данными друг с другом. Они постоянно передают свои ключевые параметры – скорость, координаты (GPS), вектор движения, ускорение, торможение и т.д. Одни автомобили передают свои данные, другие – считывают и используют. Другими словами, они, находясь рядом, создают между собой беспроводную сеть, по которой и передаются данные.
Скажем, резко затормозивший автомобиль со встроенной системой V2V прямо в процессе торможения рассылает соответствующий сигнал всем транспортным средствам. А те, в свою очередь, начинают автоматическое торможение, чтобы избежать столкновения. При этом компьютер тормозящего автомобиля не просто "жмёт на тормоз", у него как минимум есть информация о расстоянии до первого автомобиля, благодаря чему он может рассчитать ту же интенсивность торможения.
По сути, обмен информацией между машинами происходит постоянно, поэтому система используется и без всякой экстренной ситуации.
Типичный пример, когда автомобили приближаются к нерегулируемому перекрестку, а их системы обмениваются координатами и скоростью. В случае, если параметры таковы, что есть риск столкновения, система предупреждает об этом водителей.
V2I
V2I (Vehicle-to-Infrastructure) — это связь с дорожной инфраструктурой, то есть когда автомобиль получает информацию от светофоров, знаков, камер или специальных дорожных датчиков.
Тот же светофор – самый яркий во всех смыслах пример. В рамках V2I его система передаёт участникам дорожного движения данные о том, какой сигнал активен сейчас (какой свет горит, если простыми словами) и через сколько он поменяется. Водителю можно даже не смотреть на сам светофор – система всё подсчитает и прибавит скорость, если есть адекватная возможность "проскочить".
Показателен пример для взаимодействия светофоров и "машин с мигалками". Условная "скорая" передает сигнал о своём приближении и необходимости проехать без задержек, светофор подстраивается, зная скорость "скорой" и расстояние до неё, и в нужное время включает нужный сигнал, обеспечивая проезд.
Водители других авто, к слову, в этом время получают предупреждения на свои системы (допустим, они выводятся на дисплей) и освобождают путь.
Последний момент, конечно, требует законодательных изменений, да и вообще, все эти "технологии будущего", даже готовые к работе уже сейчас, не сразу войдут в повседневную жизнь. Нужна и законодательная база, и вложения в инфраструктуру, и просто придётся привыкать к новой реальности. А это обычно происходит не очень быстро, хотя и сравнительно незаметно.
V2N
И тут уместно сказать подробней про V2N (Vehicle-to-Network). Network в данном случае — это связь с облачными серверами, за которые отвечают производители автомобилей или сторонние сервисы.
По сути это точка обмена актуальными данными, когда системы V2V (как мы описали выше) не просто транслируют данные для находящихся рядом автомобилей, но и передают их на общий сервер. Где вся информация собирается и становится доступной другим участникам движения.
Это позволяет видеть ситуацию на всей протяжённости планируемого пути и корректировать эти планы.
Отчасти использование такого подхода можно видеть уже сегодня в тех же навигационных сервисах, показывающих пробки на дорогах в реалтайме.
В перспективе технология V2N рассчитана на автономные системы вождения, и нацелена в том числе на контроль таких транспортных средств. Скажем, обсуждается такой функционал, как удалённый переход на ручное управление – когда оператор, сидя в офисе, "садится за руль" и начинает управлять беспилотником.
Вместо вывода
Как видим, понимание того, как всё будет устроено, уже есть. Важно отметить, что пока всё упирается в качество связи. Даже кратковременный сбой в передаче данных во всех этих случаях не только останавливает полноценную работу системы, но и чреват возникновением аварий, пробок и вообще дестабилизацией работы "транспортных артерий".
Особенно это касается беспилотников, поэтому их появление на дорогах до сих пор не стало массовым.
Поэтому закончим тем же, с чего начали – современные автомобили сильно зависят от связи, то есть от интернета, его скорости и, главное, стабильности доступа. Но особенно сильно от него зависят автомобили будущего, ведь все основные концепции развития транспорта упираются именно в этот вопрос.