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Innovaciones en redes inalámbricas del automóvil

Aunque todos se pueden clasificar como coches, hay enormes diferencias entre los modelos de anteriores generaciones y los que se presentan en la actualidad, una disparidad que está llamada a aumentar en el futuro. El elevado grado de complejidad que ya se puede observar en el diseño del automóvil permite incorporar numerosas funciones nuevas que mejoran la seguridad, la eficiencia de funcionamiento y la experiencia del conductor en general. La evolución de los sistemas mecánicos hacia sistemas puramente electrónicos, conocida en términos generales como x-by-wire (x por cable), permite reducir el peso del vehículo, mejorando así su consumo de combustible. De la misma manera, la disponibilidad de sistemas avanzados de asistencia al conductor (advanced driver assistance systems, ADAS) ofrece unos niveles muy superiores de protección a los usuarios de carreteras, y es solo el principio. En los próximos años, el avance tecnológico alejará aún más al coche de sus orígenes.

Uno de los principales objetivos de los fabricantes de automóviles es impulsar el concepto de “coche conectado”, que nos acercará al objetivo a largo plazo de la conducción autónoma. Los vehículos, gracias a su aprovechamiento de un mayor número de tecnologías de comunicación, podrán ofrecer funciones y capacidades hasta ahora impensables. La tecnología inalámbrica (con el soporte de una red principal por cable basada en Ethernet con un gran ancho de banda) constituye el cimiento en el que se basarán los coches conectados. Esta comunicación entre vehículos (vehicle-to-vehicle, V2V) y entre el vehículo y la infraestructura (vehicle-to-infrastructure, V2I) lo hará posible. En este artículo revisaremos los diversos protocolos de comunicación inalámbrica que están llamados a protagonizar los diseños de automóviles en el futuro.

Principales tecnologías inalámbricas

La incorporación de Wi-Fi a los coches es cada vez más habitual. En esta etapa, el diseño se centra especialmente en la tecnología 802.11ac, que puede alcanzar sin problemas unas velocidades de transmisión de los datos del orden de centenares de Mbps. Proporciona una vía de conexión entre dispositivos electrónicos portátiles (como los smartphones) y los sistemas de infoentretenimiento y navegación del vehículo, así como un medio para compartir una conexión celular (ofreciendo así un punto de acceso Wi-Fi en el coche y alrededor de éste). Sin embargo, existen otros aspectos a tener en cuenta. Se admite que la evolución de la vida útil del automóvil es mucho más lenta que en el segmento de consumo. En lugar de que el vehículo tenga una funcionalidad permanentemente fija, incapaz de aprovechar nuevos desarrollos a medida que surgen éstos, es necesario prever su actualización, pero sin el inconveniente de tener que llevar el coche a un taller.

Esto significa que será muy ventajoso el acceso a actualizaciones de firmware por vía inalámbrica (firmware-over-the-air, FOTA) mediante Wi-Fi. La Wi-Fi basada en 802.11ac se complementa con la versión más reciente del protocolo inalámbrico Bluetooth. Bluetooth 5 será sin duda un elemento valioso para el avance de los coches conectados. Su alcance es mucho mayor (cuadruplica la distancia que cubre Bluetooth 4), así como la velocidad ofrecida por las versiones anteriores. Como resultado de ello, Bluetooth 5 tendrá muchas aplicaciones. Además de permitir que los ocupantes del vehículo puedan conectar sus dispositivos portátiles, accediendo así a servicios de música compartida y funciones de control manos libres, así como otras numerosas ventajas potenciales. Las mayores prestacio nes de Bluetooth 5 significan que el vehículo tiene la capacidad de interactuar con balizas distribuidas que formarán parte de la red V2I. A través de ésta se podrán pagar peajes, realizar pagos por congestión y acceder varios servicios de información.

Se prevé que, gracias al uso de V2I, el tráfico será más fluido y se verá muy reducida la probabilidad de atascos. Los vehículos podrán obtener información sobre los ciclos de los semáforos, por lo que el ADAS podrá determinar si es mejor desacelerar y llegar justo a tiempo cuando el semáforo se ponga verde, en lugar de no disponer de información y simplemente frenar cuando el coche se acerca a un semáforo en rojo. Todo ello disminuirá el consumo de combustible. El estándar emergente 802.11p está llamado a lograr una adopción generalizada en los vehículos. Tiene su origen en la consolidada Wi-Fi basada en 802.11, aprovecha su éxito duradero y su ubicuidad efectiva, pero está especialmente diseñado para afrontar los retos que representa su instalación dentro de un automóvil. Utiliza la banda de frecuencia de 5,9 GHz y 7 canales de comunicación (cada uno de ellos con una anchura de 10 MHz), de los cuales 6 son canales de servicio y 1 canal adicional se dedica a tareas de control.

El objetivo de 802.11p es proporcionar una conexión muy alta fiabilidad y baja latencia a través de la cual se establece la comunicación de V2V y V2I. Por tanto, ofrecerá soporte a aplicaciones del sistema de transporte inteligente (intelligent transportation system, ITS) a medida que se implementen. Gracias a este sistema, los vehículos podrán enviar datos relacionados con su posición actual, la dirección en la que se mueven y su velocidad. En un contexto V2I, esta tecnología se podría utilizar para transferir datos entre los coches y la infraestructura circundante, lo cual permite disponer con antelación de avisos sobre embotellamientos, accidentes y otras situaciones, así como conocer las plazas de aparcamiento disponibles. En un contexto V2V, también podría dotar a los vehículos de la capacidad de comunicarse entre sí, de manera que la información sobre peligros potenciales que haya identificado un vehículo pase a los vehículos cercanos. Las tecnologías inalámbricas avanzadas, como las revisadas en este artículo, están llamadas a desempeñar un papel fundamental para que los coches que circulan por nuestras carreteras estén conectados.

El mayor alcance que posibilita Bluetooth 5, la capacidad para ofrecer una elevada velocidad de transmisión de los datos de 802.11ac y la implementación de 802.11p para asegurar que Wi-Fi es totalmente efectivo para obtener una alta fiabilidad y baja latencia en el automóvil, todos ellos son aspectos muy atractivos. El equipo de ingeniería de Marvell que lleva años trabajando en el sector del automóvil, reconoce los retos que surgen por lo que se refiere al elevado grado de prestaciones y robustez. Para que los coches conectados se hagan realidad se necesitan soluciones sofisticadas y de alta integración que incorporen diversas tecnologías inalámbricas en encapsulados compactos homologados para el automóvil.

La serie 88W8987xA recientemente anunciada es un claro ejemplo en este sentido. Estos dispositivos de este sistema en chip (SoC) para redes inalámbricas con certificación AECQ100 son los primeros en abarcar Bluetooth 5, 802.11ac Wi-Fi (Wave 2) y 802.11p, proporcionando así a los ingenieros la flexibilidad que necesitan para cubrir la creciente demanda de conectividad inalámbrica en los vehículos. La serie está formada por 3 dispositivos con el mismo formato: un 802.11ac con Bluetooth 5, un 802.11p con Bluetooth 5 y un dispositivo conmutable entre 802.11ac/802.11p con Bluetooth 5. Los ingenieros cuentan, por tanto, con diferentes opciones que les permitirán ofrecer una plataforma más económica y con menos recursos.

Las diferentes versiones se pueden seleccionar en función del modelo de coche, desde modelos económicos con una funcionalidad básica hasta modelos de lujo dotados de capacidades de gama alta. Dado que estos dispositivos se pueden intercambiar sin necesidad de introducir modificaciones en la placa de circuito impreso, el conjunto de funciones de un modelo de vehículo se puede actualizar, por lo que está preparado para el futuro.



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