เบื้องหลังการสาธิตรถบังคับวิทยุ 5G

เครือข่าย 5G mmWave ได้สร้างมาตรฐานที่สูงไว้แล้ว ด้วยคำมั่นสัญญาเรื่องความหน่วงต่ำ แบนด์วิดท์สูง และประสิทธิภาพในระดับที่ช่วยให้สามารถควบคุมการทำงานและกระบวนการแบบเรียลไทม์ผ่านทางอากาศได้ แม้ว่าจะมีกระแสความตื่นเต้นมากมายเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่หลักฐานที่แท้จริงมาจากการได้เห็นมันใช้งานจริง ดังนั้นหากคุณกำลังจะสร้างต้นแบบเพื่อพิสูจน์แนวคิดของ 5G ทำไมไม่ทำให้มันสนุกด้วยล่ะ? นั่นคือสิ่งที่เราทำในงานQualcomm Snapdragon Tech Summit 2020 ที่ผ่านมา ซึ่งเราได้สาธิตความเป็นไปได้ของ 5G ด้วยการสาธิตรถบังคับวิทยุ (RC) 5G ของเรา (การสาธิต RC)

การสาธิตรถบังคับวิทยุประกอบด้วยรถบังคับวิทยุสองคันที่เปลี่ยนตัวรับและตัวส่งสัญญาณเดิมด้วยโทรศัพท์ 5G ที่ใช้แพลตฟอร์มมือถือ Qualcomm Snapdragon 888 5Gและสื่อสารกันแบบอุปกรณ์ต่ออุปกรณ์ต่ออุปกรณ์ โดยติดตั้งอุปกรณ์หนึ่งไว้บนรถบังคับวิทยุเพื่อควบคุมเซอร์โวและอีกอุปกรณ์หนึ่งถูกใช้โดยผู้ขับขี่ที่อยู่ห่างออกไป 1 ไมล์ เพื่อส่งคำสั่งการบังคับเลี้ยว คันเร่ง และเบรกไปยังรถผ่านเครือข่าย 5G

ผู้ขับขี่ทั้งสองคนยังติดตั้งพีซีและจอภาพที่รับสัญญาณวิดีโอแบบสตรีมมิ่งจากโทรศัพท์ของรถบังคับวิทยุแต่ละคัน เพื่อควบคุมรถบังคับวิทยุในมุมมองบุคคลที่หนึ่ง อย่างที่คุณนึกภาพออก ความสัมพันธ์แบบพึ่งพาซึ่งกันและกันระหว่างภาพที่ส่งมาจากรถและการส่งข้อมูลจากผู้ขับขี่กลับไปยังรถนั้น จำเป็นต้องใช้การสื่อสารความเร็วสูงมากเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์ นี่คือการทดสอบที่สมบูรณ์แบบสำหรับ 5G

แล้วทุกอย่างเกิดขึ้นได้อย่างไร? อย่าลืมชมวิดีโอจากงานแถลงข่าว Tech Summit ของเราด้านล่าง และในส่วนที่เหลือของบล็อกนี้ เราจะมาแบ่งปันรายละเอียดเบื้องหลังการสร้างเดโมนี้กัน

https://www.youtube-nocookie.com/embed/IRFsWToQxYo?enablejsapi=1

สถาปัตยกรรม

การสาธิตรถบังคับวิทยุ (RC) จัดขึ้นในสองวิทยาเขตที่แยกจากกัน สนามแข่งอยู่ด้านนอกของวิทยาเขตหนึ่ง ในขณะที่นักแข่งเองอยู่ห่างออกไปหนึ่งไมล์ในอาคารแยกต่างหากบนวิทยาเขตอีกแห่งหนึ่ง ทั้งสองแห่งติดตั้งเครือข่าย 5G mmWave ซึ่งใช้ในการสื่อสารระหว่างนักแข่งและยานพาหนะของพวกเขา รูปด้านล่างแสดงภาพรวมของสถาปัตยกรรมระบบและวิธีการกระจายระบบไปยังวิทยาเขตทั้งสองแห่ง:

ภาพรวมของสถาปัตยกรรมระบบสำหรับการสาธิต RC

ผู้ขับขี่จะใช้แอปพลิเคชันที่ทำงานบนโทรศัพท์เพื่อเอียงโทรศัพท์เหมือนพวงมาลัยในการควบคุมทิศทาง แอปพลิเคชันยังอ่านค่าจากเซ็นเซอร์ ไจโรสโคปในตัว เพื่อคำนวณมุมการเลี้ยว ขณะที่ “จอยสติ๊ก” บนหน้าจอจะตีความการเคลื่อนไหวของนิ้วเป็นการควบคุมคันเร่งและเบรก/ถอยหลังในช่วง 0 ถึง 100% แอปพลิเคชันยังมีตัวเลือกให้ใช้พวงมาลัยภายนอกที่เชื่อมต่อกับโทรศัพท์ผ่าน USB แม้ว่าจะไม่ได้ใช้ในสาธิตก็ตาม ข้อมูลป้อนเข้าจากผู้ขับขี่จะถูกส่งไปยังโทรศัพท์ของรถบังคับวิทยุผ่านเครือข่าย 5G และ สัญญาณ การปรับความกว้างพัลส์ (PWM) สุดท้าย จะถูกส่งโดยตรงจากโทรศัพท์ไปยังเซอร์โวของรถบังคับวิทยุ

โทรศัพท์ที่ติดตั้งบนรถบังคับวิทยุ และโทรศัพท์เพิ่มเติมที่วางอยู่รอบสนามแข่ง ส่งสัญญาณวิดีโอการแข่งขันผ่านเครือข่าย 5G เพื่อรองรับการสื่อสาร โครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายจากEricssonและVerizonร่วมกับเทคโนโลยีจากTension OnSiteส่งข้อมูลและวิดีโอด้วยความหน่วงต่ำ ในระดับโปรโตคอล TCP รับประกันการส่งแพ็กเก็ตทั้งหมดเพื่อหลีกเลี่ยงลักษณะการขับขี่ที่ไม่คาดคิด ในขณะที่แบนด์วิดท์จำนวนมากที่ 5G mmWave มอบให้ ทำให้ไม่จำเป็นต้องบีบอัดข้อมูล

คอมพิวเตอร์ของนักขับทั้งสองคนได้รับภาพวิดีโอจากเครือข่าย นอกจากข้อมูลวิดีโอแล้ว รถบังคับวิทยุยังเก็บรวบรวมและส่งข้อมูลดังต่อไปนี้:

• ข้อมูลไจโรสโคปแบบเต็มรูปแบบจากยานพาหนะ เพื่อให้พีซีสามารถสร้างแบบจำลอง 3 มิติของยานพาหนะในมุมที่ถูกต้องได้
• การระบุตำแหน่งด้วย GPS พร้อมระบบช่วยระบุเลนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการระบุตำแหน่งด้วยสัญญาณ GNSS แบบดิฟเฟอเรนเชียล (eDGNSS)
• ระบบวัดความเร็วรถยนต์

เครือข่ายยังส่งสัญญาณวิดีโอผ่าน 5G ไปยังโทรศัพท์อีกเครื่องที่ใช้ชิป Snapdragon 888 เพื่อให้ผู้ชมสามารถติดตามการแข่งขันได้ ในการสาธิตครั้งนี้ ผู้ชมคนนั้นก็ไม่ใช่ใครอื่นนอกจากคริสเตียโน อามอน

การพัฒนาโครงการและแอปพลิเคชันสำหรับสาธิต

การสร้างเครือข่ายใหม่สำหรับการสาธิตนั้นต้องอาศัยหลายขั้นตอน เช่น การจัดสรรคลื่นความถี่ การกำหนดตำแหน่งของเสาอากาศ การบูรณาการระบบ และการทดสอบจำนวนมาก

โครงการนี้ใช้เวลาหลายเดือนกว่าจะแล้วเสร็จ แต่เราสามารถสร้างต้นแบบที่ใช้งานได้ภายในหนึ่งเดือน ดังนั้นเวลาที่เหลือจึงหมดไปกับการพยายามทำให้ได้ประสิทธิภาพตามที่ต้องการ ทุกอย่างถูกสร้างขึ้นเองทั้งหมด ซึ่งต้องใช้ความพยายามและเวลาอย่างมาก รวมถึงทุกอย่างตั้งแต่แผงควบคุมที่ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าของรถบังคับวิทยุ ไปจนถึงที่วางโทรศัพท์ที่ติดตั้งอยู่ภายในรถบังคับวิทยุ ซึ่งได้รับการออกแบบและพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบพิเศษเพื่อให้พอดีกับอุปกรณ์ต้นแบบ 5G ของเรา

แอปนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นภายในบริษัทเพื่อรวบรวมข้อมูลจากมาตรวัดความเร่งของโทรศัพท์คนขับและ “จอยสติ๊ก” บนหน้าจอ แล้วประมวลผลข้อมูลเหล่านั้นเพื่อส่งผ่านเครือข่าย 5G ไปยังโทรศัพท์ในรถยนต์ แอปนี้ยังเชื่อมต่อกับแอปกล้อง Tension โดยส่งข้อมูลคันเร่ง ตำแหน่งพวงมาลัย และข้อมูลไจโรสโคป เพื่อให้คนขับได้รับข้อมูลการวัดระยะทางของรถขณะขับขี่ นอกจากนี้ แอปยังมีตัวเลือกในการเชื่อมต่อกับรถยนต์คันอื่น ตั้งค่าการปรับแต่งการจัดแนวล้อ ลดกำลังเครื่องยนต์สำหรับโหมดฝึกหัด และเลือกใช้อุปกรณ์พวงมาลัยภายนอกแทนโทรศัพท์ได้อีกด้วย

วิดีโอที่นักขับส่งมาประกอบด้วยแผนที่ขนาดเล็กของสนามแข่งที่แสดงตำแหน่งของรถ RC เนื่องจากสนามแข่งมีความกว้างค่อนข้างแคบประมาณสองเมตร จึงได้มีการนำระบบนำทางรถระดับเลน (ด้วยการกำหนดตำแหน่งระดับเมตร) มาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งจะไม่แสดงอยู่นอกกราฟิกของสนามแข่ง ระบบนำทางระดับเลนนี้รวมเทคโนโลยีต่อไปนี้เข้าด้วยกัน: GNSS แบบสองความถี่, GNSS ที่ใช้เซ็นเซอร์ของ Qualcomm และ DGNSS ที่ได้รับการปรับปรุงของ Qualcomm (2) โดยอุปกรณ์จะรับการแก้ไข GNSS แบบดิฟเฟอเรนเชียลผ่านการเชื่อมต่อ5G-NR

เมื่อขับขี่ยานพาหนะด้วยความเร็วที่เหมาะสม ความล่าช้าใดๆ ในการป้อนข้อมูลอาจทำให้เส้นทางที่ยานพาหนะต้องการและเส้นทางจริงแตกต่างกันอย่างมาก นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมความล่าช้าต่ำจึงเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ทำให้การสาธิตนี้แตกต่าง และช่วยให้สามารถขับขี่ได้อย่างแม่นยำผ่านเครือข่าย

อีกหนึ่งองค์ประกอบสำคัญสำหรับการสาธิตนี้คือความจุแบนด์วิดท์มหาศาลที่ 5G mmWave มอบให้ ผู้ขับขี่อาศัยภาพวิดีโอโดยตรงจากรถบังคับวิทยุ ซึ่งต้องการแบนด์วิดท์จำนวนมาก การตั้งค่าการสาธิตประกอบด้วยกล้องหนึ่งตัวต่อรถหนึ่งคัน นอกเหนือจากกล้องหลายตัวตลอดสนามแข่ง ซึ่งทั้งหมดสตรีมพร้อมกัน ไม่เพียงแต่กล้องเหล่านั้นต้องการแบนด์วิดท์จำนวนมากเท่านั้น แต่ยังต้องทำงานด้วยความหน่วงต่ำด้วย มิฉะนั้นผู้ขับขี่จะอิงการตอบสนองจากเฟรมวิดีโอในอดีต ซึ่งจะไม่แสดงถึงตำแหน่งและทิศทางปัจจุบันของรถ

บทสรุป

เทคโนโลยี 5G กำลังถูกนำไปใช้งานทั่วโลก และคำมั่นสัญญาเรื่องแบนด์วิธสูงและความหน่วงต่ำกำลังเริ่มเป็นจริง นอกจากนี้ คุณสมบัติเหล่านี้ของ 5G ยังปูทางไปสู่กรณีการใช้งานแบบเรียลไทม์ใหม่ๆ ดังที่แสดงในเดโม RC

เราหวังว่าเดโม RC จะเป็นแรงบันดาลใจให้คุณสร้างโซลูชัน 5G ประสิทธิภาพสูงแบบเรียลไทม์ของคุณเอง นักพัฒนาที่สนใจเรียนรู้เพิ่มเติมควรตรวจสอบข่าวประชาสัมพันธ์ Snapdragon 888 ของเรา และติดตาม หน้า เครื่องมือสำหรับนักพัฒนา Snapdragonบน QDN ต่อไป เนื่องจาก Snapdragon 888 จะเปิดตัวในไตรมาสแรกของปี 2021

สำหรับภาพเบื้องหลังเพิ่มเติมของการสาธิตรถบังคับวิทยุ อย่าลืมไปชมวิดีโอเบื้องหลังนี้:

https://www.youtube-nocookie.com/embed/kxhNXjy5GPI?enablejsapi=1