V2Xとは？未来に車両とエブリの接続です

V2X (Vehicle to Everything) とは何ですか?

V2X (vehicle-to-everything) は、車両が他の車両 (V2V)、歩行者 (V2P)、インフラストラクチャ (V2I)、ネットワーク (V2N) など、環境内のさまざまな要素とデータを交換できるようにする通信技術です。V2X は、情報を共有することにより、交通効率の向上、安全性の向上、汚染の削減、および先進運転支援システム (ADAS) と自動運転の実現を目指しています。

これは、車両のインターネットに関する一連の記事の一部です。

V2X 通信の種類

V2X には、次の種類の通信が含まれます。

V2V

車車間通信とは、車両間でデータを交換することを指します。この技術により、車両が速度、位置、方向などの情報を共有できるようになり、衝突の可能性を検出し、動きを調整し、相互に安全な距離を維持できるようになります。

V2V は車両間のリアルタイム接続を確立することで状況認識を強化し、事故の防止、交通の流れの改善、燃料消費の最適化に役立ちます。V2V は、車両が情報に基づいた意思決定を行い、道路状況に積極的に対応できるようにするため、先進運転支援システム (ADAS) と自動運転に不可欠なコンポーネントです。

V2I

車両からインフラへの通信により、車両は、信号機、道路標識、道路に埋め込まれたセンサーなどのさまざまなインフラストラクチャ要素と対話できるようになります。この接続により、車両は信号の状態、制限速度、道路状況、道路の危険箇所や工事区域の存在などの重要な情報を受信できるようになります。

このデータを統合することで、V2I は渋滞を軽減し、交通信号のタイミングを最適化し、全体的な輸送効率を向上させることができます。さらに、V2I 通信は ADAS や自動運転車に貴重な入力を提供し、より安全で効果的なナビゲーションに貢献します。

V2P

車対歩行者 (V2P) 通信は、車両と歩行者、自転車、またはその他の弱い立場にある道路利用者との間の対話に焦点を当てています。このテクノロジーは通常、歩行者が携帯するスマートフォン、ウェアラブル、またはその他のデバイスに依存して、歩行者の位置および移動データを送信します。V2P を搭載した車両は、この情報を使用して潜在的な衝突を特定して回避し、すべての道路利用者の安全性を向上させることができます。

たとえば、V2P 対応車両は、歩行者が道路を横断しようとしている場合にアラートを受信し、ドライバーまたは自律システムがそれに応じて減速または停止できるようになります。

V2N

車両間通信は、車両をセルラー ネットワークや Wi-Fi ネットワークなどのより広範な通信ネットワークに接続します。この接続により、車両はリアルタイムの交通情報、気象情報、ルート提案にアクセスできるようになり、より効率的かつ安全な移動が促進されます。

V2N では、リモート診断や無線アップデートも可能になり、メーカーは車両の状態を監視し、ソフトウェアを改善できるようになります。さらに、V2N 通信は、車両データを公共交通システムや都市インフラなどの他のソースと統合することにより、スマート シティと接続された交通エコシステムの開発をサポートします。

V2X テクノロジー: 利点と課題

V2X テクノロジーには多くの利点がありますが、開発と実装を続けると特定の課題にも直面します。ここでは、V2X に関連する最も注目すべき利点と障害のいくつかを見ていきます。

利点：

• 交通安全の向上: V2X 通信は、他の車両、歩行者、道路状況に関するリアルタイムの情報を提供することで、事故の防止に役立ちます。これにより、ドライバーはより適切な情報に基づいた意思決定を行うことができ、先進運転支援システム (ADAS) の機能も強化できます。
• 交通効率: V2X は、交通インフラや他の車両と情報を交換することで、交通の流れを最適化し、渋滞を軽減し、全体的な輸送効率を向上させることができます。これにより、移動時間が短縮され、燃料消費量が減少し、排出ガスが削減されます。
• 状況認識の強化: V2X テクノロジーにより、ドライバーの状況認識が向上し、死角にいる車両、見通しの悪い状況の歩行者、今後の交通渋滞など、見えにくい潜在的な危険をドライバーに警告できます。
• 自動運転車のサポート: V2X 通信は自動運転車テクノロジーの重要なコンポーネントであり、自動運転車が複雑な交通状況をナビゲートし、他の道路利用者と安全に対話できるようにします。
• スマートシティの促進: V2X は車両を都市インフラおよびネットワークと統合することで、スマートシティの開発において重要な役割を果たし、交通、公共交通機関、都市計画のより適切な管理を可能にします。

課題:

• 標準化: V2X の主な課題の 1 つは、通信プロトコルと周波数に関する統一標準が存在しないことです。V2X にどのテクノロジー (DSRC、C-V2X など) を使用すべきかについては議論が続いており、広範な採用と相互運用性のためには合意に達することが不可欠です。
• セキュリティとプライバシー: ハッカーが脆弱性を悪用して事故を引き起こしたり、機密データを侵害したりする可能性があるため、V2X 通信のセキュリティとプライバシーを確保することが重要です。V2X システムをサイバー攻撃から保護するには、堅牢な暗号化および認証メカニズムを実装する必要があります。
• インフラストラクチャへの投資: V2X テクノロジーを大規模に実装するには、信号機の更新、路側機の展開、センサー システムの統合など、インフラストラクチャへの多額の投資が必要です。これは、特に資金繰りに余裕のない地方自治体や交通機関にとって、導入の障壁となる可能性があります。
• 規制および法的問題: V2X テクノロジーが普及するにつれて、事故時の責任、データの所有権、保険への潜在的な影響など、さまざまな規制および法的問題が生じます。政策立案者は、V2X 対応の交通システムへのスムーズな移行を確実にするために、これらの問題に対処する必要があります。

MQTT による V2X の未来

V2X テクノロジーは、車両、インフラストラクチャー、歩行者、ネットワークの接続されたエコシステムを作成することで、IoT (モノのインターネット) 接続を道路まで拡張し、私たちの移動方法を変革しています。この相互接続されたシステムは、リアルタイムのデータ交換に依存して交通効率を向上させ、安全性を高め、先進運転支援システム (ADAS) と自動運転を可能にします。

車両がより高度になり、より多くの路側インフラ機器が配備されるにつれて、クラウド、車両、路側インフラの間のシームレスな通信とデータ転送の必要性がますます重要になっています。したがって、V2X と自動運転車の可能性を最大限に引き出すには、大量のリアルタイム データを転送するという課題に対処する必要があります。

V2X に必要な高速かつ信頼性の高いデータ転送を実現するには、高度な通信プロトコルとネットワーク テクノロジが不可欠です。MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) プロトコルは、この課題を克服するための重要な手段です。

MQTTは、制約のあるデバイスおよび低帯域幅、高遅延、または信頼性の低いネットワーク向けに設計された、軽量のオープンソースのパブリッシュ/サブスクライブ メッセージング プロトコルです。効率的で信頼性の高い通信機能により、コネクテッドカーなどの IoT アプリケーションに特に適しています。

MQTT には、コネクテッド カーおよびコネクテッド路側装置にとって魅力的な選択肢となるいくつかの機能があります。

• 永続的な接続: MQTT は、クライアント (車両など) とサーバー (クラウド サービスなど) の間に永続的な接続を確立します。この接続により、データの継続的なフローが確保され、リアルタイム通信が可能になり、接続の再確立に伴う遅延が最小限に抑えられます。
• ファンアウト通信: MQTT のパブリッシュ/サブスクライブ モデルにより、効率的なファンアウト通信が可能になります。車両によって発行された 1 つのメッセージを、他の車両、インフラストラクチャ、クラウド サービスなどの複数の加入者に同時に配信できます。この機能により、接続されたエコシステム全体に重要な情報を迅速に配布できます。
• サービス品質 (QoS) レベル: MQTT は 3 つの異なる QoS レベル ( QoS 0、QoS 1、および QoS 2 ) をサポートしており、ユーザーはメッセージ配信の信頼性とネットワーク オーバーヘッドの間の適切なバランスを選択できます。この柔軟性は、安全警告などの一部のデータはより高い信頼性を必要とする一方、エンターテインメント コンテンツなどの他のデータは時折損失を許容する可能性があるコネクテッド カーに特に役立ちます。
• 処理と分析: MQTT の軽量設計により、車両上とサーバー側の両方でデータの効率的な処理と分析が可能になります。MQTT は計算オーバーヘッドを削減することで、より迅速な意思決定とより高度な分析を可能にし、ADAS と自動運転機能の開発をサポートします。
• メッセージ圧縮: MQTT はメッセージを圧縮して帯域幅の使用量を最小限に抑えることができるため、ネットワーク カバレッジが限られているエリアやネットワークが混雑しているエリアで動作するコネクテッド ビークルに適しています。この機能により、困難な状況でも車両とその周囲の間で重要な情報を交換できるようになります。

これらの理由により、MQTT は、ますます大規模な V2X プロジェクトにおいて、車両からクラウドおよび道路からクラウドへの対話プロトコルとして徐々に主流になってきています。

EMQX MQTT クラウド プラットフォームが V2X 接続を強化する仕組み

V2X システムは、マルチソース センシング技術を活用して、リアルタイムの道路交通データと環境データを収集します。この豊富なデータは、V2X 通信テクノロジーを通じて車両、道路、クラウド間の相互作用と調整を促進します。

EMQX を活用した V2X クラウド プラットフォームは、V2X システム全体のデータ センターおよびコアとして機能し、車載デバイスと路側デバイスからのデータを統合して分析します。EMQX は包括的なデータ インフラストラクチャを提供し、顧客が V2X クラウド プラットフォームを迅速に構築し、シームレスなデータ収集、送信、アクセスを保証できるようにします。

EMQX V2X ソリューションは、MQTT メッセージの収集および送信フレームワークに根ざしており、V2X データの収集、集約、送信、計算、ストレージ、および管理の課題に対処します。このソリューションにより次のことが可能になります。

• MQTT プロトコル標準に基づくクラウドネイティブな分散型 IoT アクセス プラットフォームにより、高性能、高信頼性のリアルタイム データ収集、処理、統合が可能です。
• マルチプロトコル デバイス アクセス機能。MQTT 3.1/3.1.1/5.0、LwM2M、CoAP、MQTT-SN、または TCP/UDP プライベート プロトコルをサポートします。
• 可用性の高い分散クラスター アーキテクチャによって実現される、数百万の同時接続、数百万のデータ スループット、ミリ秒レベルのリアルタイム メッセージ ルーティングのサポート。
• データの前処理と正規化のための強力なルール エンジンにより、リアルタイムのデータ エンコード/デコード、フィルタリング、集計、テンプレートの正規化が可能になります。
• 柔軟なデータ統合により、 40 を超えるすぐに使用できるデータ ブリッジを使用して、アーキテクチャ設計に比類のない柔軟性が提供されます。
• TLS/SSL 双方向認証やサードパーティの C-V2X CA 認証プラットフォームとの認証ドッキングなど、システムのセキュリティを確保するための複数のアクセス認証方法。
• メッセージ送信に MQTT ベースのトピックベースのパブリッシュ/サブスクライブ モードを使用した、柔軟なメッセージの配布と制御。
• 上位レベルのアプリケーション プラットフォーム統合のための豊富な API セットにより、同時実行性の高い V2X メッセージ転送、データ監視、およびリアルタイムのデバイス ステータス追跡が可能になります。