ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของการสื่อสาร V2X ในยานพาหนะอัตโนมัติ

การพัฒนาระบบขับขี่อัตโนมัติอย่างรวดเร็วกำลังเปลี่ยนแปลงสภาพถนนของเรา และสัญญาว่าจะมีอุบัติเหตุมากขึ้น รถติดลดลง และถนนมีประสิทธิภาพมากขึ้น หัวใจสำคัญของการเปลี่ยนแปลงนี้คือการสื่อสารแบบ Vehicle to Everything (V2X) เครือข่ายที่มองไม่เห็นซึ่งทำให้รถยนต์สามารถสื่อสารกันได้ (V2V) และกับโครงสร้างพื้นฐานริมถนน เช่น ไฟจราจรและเซ็นเซอร์บนถนน (V2I) อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อแบบไร้สายดังกล่าวส่งผลให้การสื่อสารเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีความสำคัญในแง่ของความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือ แต่ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยของประชาชน

เปรียบเทียบเทคโนโลยีไร้สายชั้นนำ

สองเทคโนโลยีหลักที่กำลังแข่งขันกันเพื่อเป็นแกนหลักของเครือข่าย V2X คือ Dedicated Short-Range Communications (DSRC) และ Cellular-V2X (C-V2X) แต่ละเทคโนโลยีมีทั้งจุดอ่อนและจุดแข็งของตัวเอง

DSRC: ผู้ท้าชิงที่มีอยู่ก่อนแล้ว

DSRC เป็นแพลตฟอร์มมาตรฐานที่มีพื้นฐานจาก Wi-Fi ข้อได้เปรียบหลักของมันคือมีอัตราการหน่วงต่ำ กล่าวคือ ข้อความเกี่ยวกับอันตรายบนถนนหรือการเบรกอย่างกะทันหันจะถูกส่งต่อไปทันทีทันใด ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานด้านความปลอดภัยที่ความเร็วสูง อย่างไรก็ตาม ก็ยังมีข้อเสียคือมีระยะการใช้งานจำกัด และทำงานได้ไม่ดีในการสื่อสารแบบไม่ตรงกัน (non-line-of-sight) โดยสิ่งกีดขวางในการสื่อสารแบบ non-line-of-sight เช่น อาคาร อาจรบกวนสัญญาณได้ นอกจากนี้ การนำไปใช้จริงยังเป็นไปอย่างกระจัดกระจาย ทำให้เกิดปัญหาการใช้งานร่วมกันไม่ได้ (interoperability problems)

C-V2X: ผู้ท้าชิงที่กำลังขึ้น

C-V2X ใช้ประโยชน์จากเครือข่ายเซลลูลาร์ ไม่ว่าจะเป็นการสื่อสารโดยตรงระหว่างอุปกรณ์หรือผ่านโครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย มีจุดแข็งที่โดดเด่นในเรื่องระยะการใช้งานที่ไกล และความสามารถในการครอบคลุมสถานการณ์ที่ไม่สามารถมองเห็นได้ (non-line-of-sight) เนื่องจากพลังงานของสัญญาณเซลลูลาร์ที่สูง นอกจากนี้ยังได้รับการออกแบบให้สามารถผสานรวมกับเครือข่าย 5G ที่กำลังเปลี่ยนแปลงไปได้อย่างราบรื่น ซึ่งให้ความน่าเชื่อถือและความจุที่ดีขึ้นกว่าเดิม ข้อเสียประการหนึ่งคืออาจมีความล่าช้า (latency) มากกว่าโหมดการสื่อสารแบบตรงของ DSRC และการทำงานของมันอาจขึ้นอยู่กับการครอบคลุมของเครือข่ายเซลลูลาร์และรูปแบบการสมัครสมาชิกที่อาจจำเป็นต้องใช้

เสริมความแข็งแกร่งให้ V2X ต่อต้านภัยคุกคาม

V2X มีความเปราะบางต่อการโจมตีทางไซเบอร์ เนื่องจากเป็นระบบไร้สาย โดยผู้โจมตีอาจดักจับข้อมูล การปลอมแปลง (spoof) หรือก่อกวนสัญญาณ (jam communications) จนก่อให้เกิดความวุ่นวายจากอุบัติเหตุ ดังนั้น ความปลอดภัยที่แข็งแรงจึงไม่ใช่สิ่งเสริมเพิ่มเติม แต่เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง

สร้างความไว้วางใจผ่านระบบเข้ารหัสและการยืนยันตัวตน

ข้อความ V2X ทั้งหมดควรถูกเข้ารหัสเพื่อให้มั่นใจถึงความลับ โดยสิ่งนี้จะช่วยป้องกันการดักจับข้อมูลสำคัญโดยผู้ฟังโดยไม่ได้รับอนุญาต ซึ่งอาจรวมถึงตำแหน่ง ความเร็ว และทิศทางของรถยนต์ ที่สำคัญยิ่งไปกว่านั้น คือจำเป็นต้องมีกลไกในการตรวจสอบที่มีประสิทธิภาพ ข้อความทั้งหมดจะต้องมีการลงลายมือชื่อแบบดิจิทัล เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นข้อความจากยานพาหนะที่เชื่อถือได้หรือส่วนหนึ่งของโครงสร้างพื้นฐาน และไม่ใช่ผู้แอบอ้าง นี่จึงเป็นสิ่งที่ก่อให้เกิดระบบที่เชื่อถือได้ ซึ่งทำให้รถยนต์สามารถใช้ประโยชน์จากข้อมูลที่ได้รับอย่างมั่นใจ

การรับประกันความน่าเชื่อถือทั่วทั้งระบบ

ความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญอันดับต้น ๆ ร่วมกับความปลอดภัย เครือข่ายจะต้องมีความแข็งแกร่งต่อสิ่งรบกวนต่าง ๆ และต้องสามารถทำงานได้ในสภาพแวดล้อมเมืองขนาดใหญ่ที่มีผู้คนหลายพันคนเชื่อมต่อเครือข่ายพร้อมกัน เทคนิคต่าง ๆ เช่น การส่งข้อความซ้ำซ้อน (message redundancy) และการประมวลผลสัญญาณขั้นสูง (sophisticated signal processing) ถูกนำมาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าการแจ้งเตือนที่สำคัญจะถูกส่งถึงแม้ในสภาวะวิทยุที่ยากลำบาก การออกแบบควรรวมถึงกลไกการแจกจ่ายกุญแจ (keys distribution mechanisms) และกลไกการเพิกถอนใบรับรอง (certificate revocation mechanisms) ที่รวดเร็ว เพื่อให้เกิดความปลอดภัยภายในระบบนิเวศของยานพาหนะและโครงสร้างพื้นฐานทั้งหมด

เส้นทางข้างหน้า

การเดินทางสู่การขับขี่อัตโนมัติเต็มรูปแบบเป็นความร่วมมือกัน ไม่ว่าจะเป็นการตัดสินใจระหว่าง DSRC และ C-V2X สามารถตัดสินใจได้ในที่สุดจากประสิทธิภาพของพวกเขาในการตอบสนองเกณฑ์สองข้อ คือ ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือสูง อาจมีแนวโน้มที่เราจะได้เห็นวิธีแก้ปัญหาแบบผสมผสาน ไม่ว่าเทคโนโลยีพื้นฐานจะเป็นเช่นไร สิ่งสำคัญคือต้องใช้สถาปัตยกรรมความปลอดภัยแบบหลายชั้นที่รวมถึงการเข้ารหัสที่แข็งแกร่ง การยืนยันตัวตนที่ไม่มีการประนีประนอม และการออกแบบเครือข่ายที่แข็งแกร่ง