چرا 5G-V2X گام بعدی ایمنی جاده‌ها است؟ مرور تازه‌ترین آزمایش‌ها در اروپا و آمریکا

هر سال بیش از یک میلیون نفر در سراسر جهان در تصادفات جاده‌ای جان خود را از دست می‌دهند؛ آماری که نشان می‌دهد ایمنی حمل‌ونقل همچنان یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های جوامع مدرن است. بسیاری از کشورها برای کاهش این تلفات به سمت اهدافی مانند «Vision Zero» حرکت کرده‌اند؛ چشم‌اندازی که دستیابی به صفر شدن مرگ‌ومیرهای جاده‌ای را دنبال می‌کند.

در این مسیر، نوآوری‌های فناورانه نقش مهمی ایفا می‌کنند و یکی از امیدبخش‌ترین آن‌ها، فناوری ارتباطات خودرویی موسوم به V2X است. این فناوری با ایجاد شبکه‌ای میان خودروها و محیط اطراف، امکان تبادل لحظه‌ای داده‌ها و پیشگیری از حوادث را فراهم می‌کند.

نسل جدید این فناوری که با نام 5G-V2X شناخته می‌شود، اکنون به عنوان گام بعدی ایمنی جاده‌ها در محافل مختلف مطرح است. بهره‌گیری از سرعت و ظرفیت بالای شبکه‌های ارتباطی نسل پنج به خودروها اجازه می‌دهد نه‌تنها هشدارهای ساده بلکه حتی داده‌های حجیم حسگرها و دوربین‌ها را با یکدیگر به اشتراک بگذارند.

همین ویژگی‌ها باعث شده این فناوری برای وسایل نقلیه تجاری مانند کامیون‌ها و اتوبوس‌ها اهمیت دوچندان پیدا کند، زیرا هر ثانیه تاخیر کمتر می‌تواند از یک سانحه بزرگ با ضررهای مالی و جانی جلوگیری کند. در این مقاله از پایه یک، ابتدا به سراغ تعریف دقیق 5G-V2X می‌رویم و سپس به کاربردها، پروژه‌های اجراشده در اروپا، آمریکا و آسیا، چالش‌ها و چشم‌انداز آینده آن خواهیم پرداخت.

5G-V2X چیست و چه تفاوتی با نسل‌های قبلی دارد؟

فناوری V2X که مخفف Vehicle-to-Everything است، به معنای ارتباط بی‌سیم خودرو با هرآنچه در اطرافش وجود دارد تعریف می‌شود. این ارتباط شامل خودروهای دیگر، چراغ‌های راهنمایی، زیرساخت‌های جاده‌ای و حتی عابران پیاده می‌شود. هدف اصلی این فناوری افزایش ایمنی و روان‌سازی ترافیک از طریق تبادل سریع و دقیق داده است.

در نسل‌های ابتدایی، دو استاندارد اصلی برای این فناوری وجود داشت: DSRC مبتنی بر WiFi و C-V2X مبتنی بر شبکه‌های ارتباطی موبایلی. رقابت میان این دو استاندارد باعث کندی روند توسعه شد، اما با ظهور 5G مسیر آینده روشن‌تر شد و C-V2X توانست به استاندارد غالب تبدیل شود.

نسل جدید یعنی 5G-V2X یا همان NR-V2X، علاوه بر استفاده از پوشش شبکه‌های 5G، قابلیت ارتباط مستقیم میان خودروها را نیز دارد؛ حتی زمانی که سیگنال شبکه در دسترس نباشد. این ترکیب دوگانه به خودروها امکان می‌دهد در کسری از ثانیه حجم بالایی از داده‌ها را ردوبدل کنند و هشدارهای ایمنی را به اشتراک بگذارند.

تفاوت مهم دیگر در ظرفیت انتقال داده است؛ جایی که خودروها می‌توانند علاوه بر پیام‌های متنی ساده، تصاویر دوربین و داده‌های سنسورها را نیز مبادله کنند. چنین قابلیتی با عنوان «ادراک جمعی» شناخته می‌شود و به رانندگان کمک می‌کند از خطراتی که خارج از میدان دید آن‌ها قرار دارد، آگاه شوند.

کاربردهای 5G-V2X در ایمنی حمل‌ونقل سنگین

یکی از مهم‌ترین قابلیت‌های 5G-V2X، هشدار برخورد و ترمز اضطراری است. زمانی که خودرویی در مسیر به‌طور ناگهانی ترمز کند یا دچار سانحه شود، خودروهای عقبی بلافاصله پیام الکترونیکی دریافت می‌کنند. این اعلان که بسیار سریع‌تر از واکنش انسانی منتقل می‌شود، به راننده یا سامانه ترمز خودکار زمان کافی می‌دهد تا از وقوع برخورد جلوگیری کند. اهمیت این ویژگی در کامیون‌ها و اتوبوس‌ها دوچندان است، زیرا فاصله توقف آن‌ها طولانی‌تر از خودروهای سواری است و هشدار زودهنگام می‌تواند مانع بروز تصادف‌های زنجیره‌ای شود.

قابلیت دیگر، تشخیص عابران و دوچرخه‌سواران پنهان در نقاط کور یا پشت موانع است. خودروهای مجهز به V2X می‌توانند داده‌های حسگر خود را با سایر وسایل اطراف به اشتراک بگذارند. برای مثال اگر خودرویی حضور عابری را در پشت کامیون تشخیص دهد، آن را به سایر خودروها مخابره می‌کند. رانندگان پیش از دیدن مستقیم از وجود عابر آگاه می‌شوند و فرصت بیشتری برای واکنش دارند. این ویژگی در تقاطع‌های شلوغ و خیابان‌های شهری می‌تواند جان بسیاری از کاربران آسیب‌پذیر جاده را نجات دهد.

یکی دیگر از کاربردهای مهم، اطلاع‌رسانی وضعیت تقاطع‌ها و اولویت خودروهای امدادی است. چراغ‌های راهنمایی هوشمند از طریق V2X زمان باقی‌مانده تا تغییر وضعیت را به خودروها اعلام می‌کنند. این امکان باعث می‌شود رانندگان بدون ترمز ناگهانی یا شتاب پرخطر، تصمیم‌های بهتری بگیرند.

همچنین در صورت نزدیک شدن خودروهای امدادی مانند آمبولانس یا آتش‌نشانی، پیام هشدار به سرعت به همه خودروهای اطراف ارسال می‌شود. این ارتباط سریع مسیر را برای خودروهای امدادی باز می‌کند و زمان رسیدن به محل حادثه را کاهش می‌دهد.

در حوزه ناوگان تجاری، پلتونینگ کامیون‌ها یکی از پیشرفته‌ترین کاربردهاست. در این روش چند کامیون با فاصله بسیار کم و در قالب یک کاروان هماهنگ حرکت می‌کنند. ارتباط پرسرعت و با کم‌ترین میزان تاخیر 5G-V2X باعث می‌شود شتاب‌گیری و ترمزگیری تمام کامیون‌ها به‌طور همزمان انجام شود. این هماهنگی نه‌تنها مصرف سوخت را کاهش می‌دهد، بلکه ترافیک روان‌تر و ایمن‌تری ایجاد می‌کند. بدون چنین ارتباطی، نگه‌داشتن فاصله نزدیک بین کامیون‌ها غیرممکن و پرخطر بود.

علاوه بر این‌ها، 5G-V2X کاربردهای مکمل دیگری نیز دارد که به افزایش ایمنی و کارایی کمک می‌کنند. برای نمونه، هشدار شرایط آب‌وهوایی خطرناک، اعلام وضعیت کارگاه‌های جاده‌ای و حتی بهبود عملکرد خودروهای خودران با اشتراک داده‌های حسگرها از جمله این موارد هستند.

مجموع این قابلیت‌ها یک «لایه ایمنی نامرئی» پیرامون وسایل نقلیه ایجاد می‌کند و شانس بروز حوادث جدی را به حداقل می‌رساند. برای ناوگان حمل‌ونقل سنگین، چنین لایه‌ای می‌تواند تفاوتی حیاتی میان وقوع یک سانحه پرهزینه و رسیدن ایمن به مقصد باشد.

نگاهی به پیشرفت‌های اخیر این فناوری در اروپا

اروپا از نخستین مناطقی بود که برنامه‌های گسترده برای توسعه فناوری V2X را آغاز کرد. پروژه‌هایی مانند C-Roads به‌منظور آزمایش ارتباط خودروها با زیرساخت‌های حمل‌ونقل در چندین کشور اروپایی به اجرا درآمدند. بسیاری از خودروسازان بزرگ نیز شروع به نصب تجهیزات V2X روی محصولات جدید خود کرده‌اند؛ به‌عنوان نمونه فولکس‌واگن در تمام مدل‌های برقی ID این فناوری را به‌کار گرفته است. با این حال، استفاده گسترده تجاری هنوز محدود مانده و بیشتر پروژه‌ها در مقیاس آزمایشی اجرا می‌شوند.

یکی از موانع اصلی در اروپا، اختلاف نظر میان حامیان دو استاندارد DSRC و C-V2X بود که سال‌ها صنعت را دچار دوگانگی کرد. گروهی از خودروسازان مانند فولکس‌واگن روی ITS-G5 مبتنی بر WiFi سرمایه‌گذاری کردند، در حالی که برندهایی مانند BMW و مرسدس از ابتدا از C-V2X مبتنی بر شبکه موبایل حمایت می‌کردند.

این اختلاف مسیر توسعه را کند کرد، اما از ۲۰۲۳ به بعد با معرفی تجهیزات دوگانه و رشد شبکه‌های 5G، روند همگرایی سرعت گرفت. اتحادیه اروپا نیز سیاست «بی‌طرفی فناوری» را در پیش گرفت تا راه برای پذیرش C-V2X بازتر شود.

همزمان، اقدام‌های مهمی برای گسترش این فناوری در حال اجراست. برنامه Euro NCAP از ۲۰۲۴ تنها خودروهای مجهز به V2X را واجد شرایط دریافت پنج ستاره ایمنی اعلام کرده است؛ اقدامی که خودروسازان را به حرکت سریع‌تر وادار می‌کند. کمیسیون اروپا نیز بودجه قابل‌توجهی برای توسعه شبکه 5G در کریدورهای اصلی حمل‌ونقل تا سال ۲۰۲۷ تخصیص داده است.

همچنین در اکتبر ۲۰۲۴ یک رویداد نمایشی بزرگ در برلین برگزار شد که طی آن خودروهای مجهز به 5G-V2X توانستند توانایی تشخیص عابران و هماهنگی با چراغ‌های راهنمایی را به‌صورت زنده نشان دهند. این اقدامات نویدبخش آغاز استقرار تجاری این فناوری در اروپا طی سال‌های نزدیک است.

وضعیت 5G-V2X در آمریکا

ایالات متحده سال‌ها پیش از اروپا سرمایه‌گذاری روی فناوری ارتباطات خودرویی را آغاز کرده بود و در ابتدا DSRC را به‌عنوان استاندارد اصلی در نظر گرفت. با این حال، پیشرفت سریع شبکه‌های موبایل و ظهور فناوری C-V2X مسیر آمریکا را نیز تغییر داد. نقطه عطف این تغییر تصمیم کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC) در سال ۲۰۲۰ بود که اجازه داد باند ۵.۹ گیگاهرتز برای آزمایش‌های C-V2X مورد استفاده قرار گیرد. این تصمیم عملا آغازی بر پایان DSRC در آمریکا بود و راه را برای نسل جدید ارتباطات مبتنی بر 5G باز کرد.

در سال‌های بعد، پروژه‌های آزمایشی متعددی در ایالت‌های مختلف اجرا شد تا قابلیت‌های این فناوری در شرایط واقعی سنجیده شود. از جمله نصب تجهیزات ارتباطی در تقاطع‌های شهری برای هشدار عبور خطرناک، یا تجهیز خودروهای امدادی به V2X برای ارسال سیگنال اولویت در ترافیک. سرانجام در اواخر ۲۰۲۴، FCC مقررات نهایی را تصویب کرد که بر اساس آن، DSRC به‌طور رسمی کنار گذاشته شد و استفاده از C-V2X به‌عنوان استاندارد ملی مجاز اعلام شد. این تصمیم اطمینان داد که صنعت خودرو و مخابرات آمریکا روی یک مسیر واحد حرکت خواهند کرد.

هم‌زمان وزارت حمل‌ونقل آمریکا طرح ملی توسعه V2X را منتشر کرد که نقشه راهی برای هماهنگی دولت، خودروسازان و اپراتورهای مخابراتی به‌شمار می‌رود. در این نقشه راه، اهداف کوتاه‌مدت و بلندمدت برای تجهیز خودروهای جدید به V2X و توسعه زیرساخت‌های 5G تعیین شده است.

خودروسازانی مانند فورد و جنرال‌موتورز نیز اعلام کرده‌اند از نیمه دوم دهه ۲۰۲۰ به بعد مدل‌های تجاری خود را با 5G-V2X عرضه خواهند کرد. با این روند، انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۰ بخش بزرگی از ناوگان سنگین و تجاری آمریکا به این فناوری مجهز شود و تاثیر قابل‌توجهی بر کاهش تلفات و روان‌سازی حمل‌ونقل بگذارد.

نمونه‌های آسیایی؛ چین، ژاپن و کره جنوبی

چین به‌عنوان بزرگ‌ترین بازار خودروی جهان، یکی از پیشگامان در توسعه فناوری V2X بوده است. دولت این کشور از نیمه دهه ۲۰۱۰ استراتژی ملی «اینترنت وسایل نقلیه» را آغاز کرد و سرمایه‌گذاری گسترده‌ای در زیرساخت‌ها انجام داد. تاکنون بیش از ۹۰ شهر چین به تجهیزات کنار جاده و سامانه‌های ارتباطی مجهز شده‌اند و هزاران کیلومتر بزرگراه برای رانندگی متصل آماده است.

علاوه بر این، برنامه C-NCAP از سال ۲۰۲۴ قابلیت‌های V2X را در آزمون‌های ایمنی خودرو لحاظ می‌کند، بنابراین خودروسازان چینی برای کسب رتبه ایمنی بالا ناگزیر به استفاده از این فناوری هستند. ژاپن نیز با تمرکز بر کامیون‌ها و ناوگان تجاری، آزمایش‌های میدانی گسترده‌ای انجام داده است. یکی از مهم‌ترین پایلوت‌ها در بزرگراه شین-تومه‌ای برگزار شد که بر کاروان خودکار کامیون‌ها تمرکز داشت.

.در این آزمایش، کامیون‌ها با استفاده از ارتباطات ۵جی-V2X توانستند هماهنگی کامل در ترمزگیری و شتاب‌گیری داشته باشند. هدف دولت ژاپن نهایی کردن استاندارد ملی تا سال ۲۰۲۶ و ورود به مرحله کاربرد عملی تا ۲۰۳۰ است. این روند نشان می‌دهد ژاپن نه‌تنها به دنبال ایمنی بیشتر است بلکه به استفاده از این فناوری برای پیشبرد حمل‌ونقل خودران نیز توجه ویژه دارد.

کره جنوبی نیز مسیری مشابه را دنبال کرده و از سال ۲۰۲۰ پروژه‌های آزمایشی گسترده‌ای در بزرگراه‌ها آغاز نموده است. دولت کره با نصب RSUهای دوگانه، امکان سازگاری هم‌زمان با DSRC و C-V2X را فراهم کرد تا گذار به نسل جدید آسان‌تر شود. در دسامبر ۲۰۲۳ نیز رسماً تصمیم گرفته شد که C-V2X به‌عنوان فناوری منتخب ملی جایگزین DSRC شود و همه تجهیزات قدیمی تا سال ۲۰۲۷ خاموش شوند. این تغییر مسیر نشان می‌دهد کره جنوبی به‌طور جدی در پی ایجاد بستر حقوقی و فنی برای استقرار گسترده 5G-V2X است و قصد دارد یکی از پیشگامان جهانی در حوزه حمل‌ونقل ایمن و هوشمند باقی بماند.

چالش‌های باقی‌مانده در مسیر توسعه

با وجود بلوغ فنی، استقرار گسترده 5G-V2X هنوز با چالش‌های مهمی روبه‌روست. نخست، نیاز به پوشش کامل جاده‌ها و تجهیز درصد بالایی از ناوگان به واحدهای ارتباطی است که بدون سرمایه‌گذاری دولتی و زمان کافی میسر نمی‌شود.
دوم، هماهنگی سیاستی و ایجاد مشوق‌هایی مانند الزام Euro NCAP یا استانداردهای چین است که می‌تواند خودروسازان را به حرکت سریع‌تر وادار کند. سوم، امنیت سایبری و حفاظت از حریم خصوصی پیام‌های تبادلی است که باید با استانداردهای سخت‌گیرانه تضمین شود. در نهایت، آگاهی و پذیرش عمومی رانندگان اهمیت زیادی دارد، زیرا مزایای این فناوری تنها زمانی ملموس خواهد شد که کاربران به آن اعتماد کرده و به استفاده از خودروهای مجهز روی بیاورند.

جمع‌بندی و چشم‌انداز آینده

فناوری 5G-V2X امروز به‌عنوان گام بعدی ایمنی جاده‌ها شناخته می‌شود و نقش آن را می‌توان با تحولاتی مانند کمربند ایمنی یا کیسه هوا مقایسه کرد. این فناوری با اتصال لحظه‌ای خودروها به یکدیگر و به زیرساخت‌های جاده‌ای، امکان پیشگیری فعال از بسیاری حوادث را فراهم می‌کند. در ناوگان تجاری همچون کامیون‌ها و اتوبوس‌ ها که تصادفات آن‌ها پیامدهای سنگین‌تری دارد، اهمیت این ارتباط دوچندان است. هشدار برخورد، پلتونینگ ایمن و مدیریت هوشمند تقاطع‌ها نمونه‌هایی از کاربردهایی هستند که می‌توانند جان هزاران نفر را نجات دهند و هزینه‌های سنگین اقتصادی را کاهش دهند.

با وجود چالش‌هایی مانند نیاز به سرمایه‌گذاری زیرساختی، امنیت سایبری و پذیرش عمومی، مسیر توسعه 5G-V2 روشن و رو به جلو است. اروپا و آمریکا با برنامه‌های ملی و الزامات ایمنی، و آسیا با پروژه‌های گسترده شهری و بزرگراهی، همگی در حال حرکت به سوی یک استاندارد مشترک هستند. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد از سال ۲۰۲۶ خودروهای مجهز به این فناوری وارد تولید انبوه خواهند شد و طی یک دهه آینده بخشی جدایی‌ناپذیر از صنعت حمل‌ونقل خواهند شد. در نتیجه، تحقق هدف «Vision Zero» و کاهش چشمگیر تلفات جاده‌ای بیش از هر زمان دیگری به واقعیت نزدیک شده است.