Evaluation and Synthesis of Connected Vehicle Communication Technologies (2021)

Below is the uncorrected machine-read text of this chapter, intended to provide our own search engines and external engines with highly rich, chapter-representative searchable text of each book. Because it is UNCORRECTED material, please consider the following text as a useful but insufficient proxy for the authoritative book pages.

Page 67  V2X COMMUNICATIONS IN THE 5.9 GHZ SPECTRUM:   New Directions, Opportunities, and Challenges  Contents  Summary ..................................................................................................................................................... 68  Introduction ................................................................................................................................................ 69  Section 1 ‐ The NPRM Process .................................................................................................................... 71  Public Comment Periods (January to May 2020) .................................................................................... 71  Post‐Comment Period Submissions (May to October 2020) .................................................................. 72  FCC Votes on NPRM (November 2020) ................................................................................................... 74  Section 2 ‐ Immediate Impacts ................................................................................................................... 76  Deployment Issues ‐ Licensing ................................................................................................................ 76  Deployment Issues ‐ Technology ............................................................................................................ 76  Application Issues ................................................................................................................................... 78  Planning Issues ........................................................................................................................................ 79  Section 3 ‐ New Research and Ongoing Uncertainty .................................................................................. 81  Technical Issues ....................................................................................................................................... 81  Institutional Issues .................................................................................................................................. 82  Section 4 ‐ Impacts to High Priority V2I Applications ................................................................................. 84  Red Light Violation Warning ................................................................................................................... 84  Reduced Speed Zone Warning ................................................................................................................ 86  Connected Automation ........................................................................................................................... 87  Section 5 ‐ Interim Opportunities ............................................................................................................... 89  Advancement Despite Uncertainty ......................................................................................................... 89  Conclusions ................................................................................................................................................. 92  Appendix B  ‐ Additional Technical Information ......................................................................................... 93  Technology Definitions ........................................................................................................................... 93  Process Flow for Updating Firmware ...................................................................................................... 93  Hardware Swap ‐ DSRC to LTE C‐V2X Radio ............................................................................................ 97  Potential for Interference Between Wi‐Fi and V2X Communications .................................................... 98  Single Dedicated V2X Channel and Unlicensed Channels ....................................................................... 99 

Page 68  V2X COMMUNICATIONS IN THE 5.9 GHZ SPECTRUM:   New Directions, Opportunities, and Challenges  Summary  This white paper is the second in a series focused on the 5.9 GHz spectrum and the important role it has  played—and will continue to play—in achieving the many safety and efficiency goals originally  established when 75 MHz was first dedicated to intelligent transportation system (ITS) services and  applications such as vehicle‐to‐everything (V2X) technologies.  As the Federal Communications Commission (FCC) continues to consider reallocating the 5.9 GHz  spectrum, there are a wide range of possible scenarios and resultant business decisions that could  impact the industry, and more specifically, infrastructure owners and operators (IOOs). As they are the  primary audience for this paper, much of the content is directed toward information that could benefit  these IOOs when trying to plan and continue their pursuit of the many potential safety benefits offered  by V2X.  Both policy and technical issues are addressed, respectful of the fact that IOOs are at varying stages of  active deployments, planning for deployments, or exploring the potential for pilot demonstrations and  eventual deployments. If the FCC proceeds with a significant reduction in dedicated bandwidth for V2X  communications, there are many potential complications that would be presented to both  infrastructure deployments as well as V2X applications that will rely on that infrastructure being  deployed. These challenges could be seen in licensing issues, deployment issues, application issues, and  planning issues.  This paper addresses all, but at a high level despite unknowns in the FCC’s future plans.  Some impacts will be immediate, while others will be subject to how industry and IOOs react to the  changing regulatory landscape. The impact of interference, how use of the spectrum will evolve in  future years, and end‐to‐end security needs will also need to be considered and reassessed over time.   The specific impacts on applications remain uncertain, and will continue to be evaluated by industry  experts with varying assumptions and outcome scenarios. However, this white paper presents the  impacts on three applications identified as high priority by stakeholders – Red Light Violation Warning,  Reduced Speed Zone Warning, and Connected Automation.   Additional technical information is also included in an appendix.  For more information on the NCHRP  23‐10 project, please visit the project page at:  https://apps.trb.org/cmsfeed/TRBNetProjectDisplay.asp?ProjectID=4902 

Page 69  Introduction  Connected Vehicle (CV) technologies enable all types of vehicles, infrastructure, and mobile devices to  communicate and share vital transportation information. CV technologies will help achieve significant  safety and mobility benefits, both on their own and as complementary technologies when combined  with in‐vehicle sensors supporting advanced driver assist functions. Several new and evolving mediums,  including dedicated short‐range communications (DSRC) and cellular vehicle‐to‐everything (C‐V2X),  operate using the 5.9 GHz spectrum, and can provide the necessary high‐speed, low‐latency  communication linkages to support safety‐critical applications.  This white paper is part of a series of publications on the 5.9 GHz spectrum and the important role it has  played—and will continue to play—in achieving the many safety and efficiency goals originally  established when 75 MHz of this spectrum was first set aside for intelligent transportation system (ITS)  services and applications such as CV technologies. This timeline of these publications includes:  Publication  Link  A two‐page summary of the Federal Communications Commission (FCC)  proposed rulemaking to change the alignment of the spectrum was published  in February 2020. This document outlined the process for the proposed  rulemaking and potential impacts to state departments of transportation  (DOT).  [Link]  A comprehensive white paper was then published in March 2020.  This  document presented a high‐level look back at the history of the spectrum and  regulatory uncertainty that culminated in the Notice of Proposed Rulemaking  (NPRM) to reallocate a majority portion of the 5.9 GHz spectrum for other  non‐transportation purposes. This white paper also provided additional  technical information on the enabling transportation mediums as well as an  analysis of potential barriers.  [Link]  This first white paper was supported by an addendum in June 2020. This  addendum summarized additional developments that occurred after the  publication of the first white paper, including submissions received by the FCC  during the reply comment period for the NPRM.  [Link]  A second two‐page summary was then published in December 2020,  highlighting the FCC’s further action and decisions, ongoing timeline, and  potential impacts of these activities.  [Link]  This white paper takes the next logical step, and summarizes the broad implementation considerations  for infrastructure owner‐operators (IOOs) as they plan to make adjustments in response to the potential  changes to the 5.9 GHz spectrum outlined in the FCC’s further action and decisions. This includes an  overview of general industry impacts, guidance on specific implications for IOOs and their future  planning and operational activities, and a framework for moving forward despite the ongoing regulatory  and technological uncertainty.  Written in February 2021 as part of the National Cooperative Highway Research Program (NCHRP)  Project 23‐10, “Evaluation and Synthesis of Connected Vehicle Communication Technologies,” this white 

Page 70  paper is intended for use by its project panel and state DOT leaders. The objectives of NCHRP 23‐10 are  to help inform state DOT efforts for policy development, strategic planning, and infrastructure  investment decisions. The project focuses on an evaluation of implications for state DOTs of the FCC  proposal to reallocate portions of the 5.9 GHz bandwidth to non‐transportation purposes. For more  information, visit the project web page at https://apps.trb.org/cmsfeed/ TRBNetProjectDisplay.asp?ProjectID=4902.   NCHRP produces ready‐to‐implement solutions to the challenges facing transportation professionals.  NCHRP is sponsored by the individual state DOTs of the American Association of State Highway and  Transportation Officials (AASHTO), in cooperation with the Federal Highway Administration (FHWA).  NCHRP is administered by the Transportation Research Board (TRB), part of the National Academies of  Sciences, Engineering, and Medicine. Any opinions and conclusions expressed or implied in resulting  research products are those of the individuals and organizations who performed the research and are  not necessarily those of TRB; the National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine; or NCHRP  sponsors. 

  Page 71      Section 1 ‐ The NPRM Process  In late 2019, then FCC Chairman Ajit Pai announced that the Commission intended to release a Notice of  Proposed Rulemaking (NPRM) under Docket 19‐138 that would reallocate more than half of the 5.9 GHz  transportation safety spectrum for unlicensed uses.  The NPRM was approved in late December 2019  and published at the beginning of 2020.  After a lengthy comment period and further industry  discussion, most elements of the NPRM were presented and approved in November 2020. However, the  resulting action has not yet been published at the time of writing, and regulatory uncertainty continues.  This section will provide a refresher on the NPRM and highlight the resulting process.  Public Comment Periods (January to May 2020)  FCC ET Docket 19‐138 was an NPRM that proposed to reduce the safety spectrum set‐aside for CV  technologies from 75 MHz to 30 MHz, establish specific technology requirements within that allocation,  and open the rest of the spectrum to unlicensed Wi‐Fi devices.53 Specifically, the NPRM recommended  to:  1. Utilize the lower 45 MHz of the 5.9 GHz band (5.850‐5.895 GHz) for unlicensed operations to  support high‐throughput broadband applications.  2. Dedicate spectrum in the upper 30 MHz of the 5.9 GHz band (5.895‐5.925 GHz) to support ITS  needs for transportation and vehicle safety‐related communications.  The “front end” timeline for the NPRM was a series of public releases and comment periods during the  first portion of 2020:    In both the initial comment and reply comment periods, a significant majority of submissions expressed  opposition to the NPRM. Comments were received from a broad range of stakeholders, including local  and state DOTs, other transportation industry professionals, OEMs and their suppliers, trucking and  commercial vehicle companies, and technology companies. 266 comments relevant to primary spectrum  use were received in the initial comment period, with 89% in opposition. 80 comments on primary  spectrum use were received during the reply comment period, with 85% in opposition.  Because the NPRM proposed to both reduce the overall amount of bandwidth dedicated to the  transportation safety spectrum and dictate which technology is allowed to be used in this spectrum,  some comments included opinions on which ITS communications technology they preferred and why. In  this instance, the key choices were Dedicated Short‐Range Communications (DSRC) or Cellular Vehicle‐ To‐Everything (C‐V2X).  However, among submitters in the transportation industry who voiced  opposition to the NPRM, 80% of comments in the initial comment period and 82% of comments in the  reply comment period were technology neutral, did not mention DSRC or C‐V2X in their comments, or                                                               53 https://www.federalregister.gov/documents/2020/02/06/2020‐02086/use‐of‐the‐5850‐5925‐ghz‐band  NPRM approved December 21, 2019 NPRM released February 6, 2020 30‐day comment  period ended March 9, 2020 30‐day reply comment  period ended April 27, 2020

Page 72  encouraged the provision of bandwidth for both technologies. This indicated that for the majority of  transportation stakeholders, the technology choice is not as important as making sure adequate  spectrum is available to support transportation safety.  Post‐Comment Period Submissions (May to October 2020)  After the public comment periods closed, there were many additional submissions to the docket and  meetings with FCC staff that were intended to influence what the FCC adopts and how industry  responds. These actions are summarized in this section.  Transportation Experts Remain Strongly Opposed to NPRM  Since the end of the reply comment period, many meetings between FCC staff and transportation  stakeholders have taken place. Due to the COVID‐19 pandemic, a majority of these meetings have been  virtual.  In addition, submissions by stakeholders to the docket have continued, providing additional  input for FCC staff to consider in their deliberations.  The Alliance for Automotive Innovation presented a build‐out schedule for V2X, based on the condition  that the FCC would retain the full 75 MHz of spectrum in the 5.9 GHz band:  “If the FCC assures that all 75 MHz of spectrum will be maintained for transportation safety and  takes action to permit cellular vehicle‐to‐everything (C‐V2X) and dedicated short‐range  communication (DSRC) to co‐exist in the 5.9 GHz band, we will commit to the following industry‐ wide build out requirement: Within 5 years, a total of at least 5 million radios on vehicles and  roadway infrastructure will have been deployed, including any previous V2X deployments.”54  The Alliance has focused in their follow‐up meetings on promoting this commitment, as well as  rebutting claims about interference, directly refuting the economic and technical claims made by  stakeholders in support of the NPRM, and supporting the notion that the industry can resolve the  technology issue (DSRC vs. C‐V2X).   The Intelligent Transportation Society of America (ITS America) has also continued to meet (virtually)  with the FCC, arguing that 30 MHz is not sufficient for V2X technologies in development and expected  to be deployed in the near future.  They have also asserted that the record fails to demonstrate the  need for unlicensed spectrum to use this bandwidth. However, if unlicensed devices are allowed, ITS  America has asserted that tighter limits are needed to protect V2X from in‐car or outdoor use, so  unlicensed use should be restricted to indoor use only.  ITS America has also focused on legal arguments. Since all incumbent licensees are invested in  enhancing traffic safety and providing real traffic safety services across the country, statute requires that  the FCC do more to protect them than simple abandonment. There is currently no proposal for  protecting incumbents and their users, and any transition plan must also include funding to protect  public safety licensees. This concern was echoed by other stakeholders, including the Amateur Radio  Emergency Data Network (AREDN).   54 https://www.autosinnovate.org/wp‐content/uploads/2020/04/Alliance‐for‐Automotive‐Innovation‐5.9‐GHz‐Band‐Plan‐Letter‐April‐28‐2020‐ 1.pdf  

  Page 73      Another argument made during post‐comment meetings and recorded in ex parte filings was made by  Continental Automotive Systems, a Tier 1 OEM supplier, suggesting that safety‐of‐life applications will  not be deployable under the FCC’s current proposal. Continental explained the purpose of Collective  Perception Messages (CPM) and Maneuver Coordination Messages (MCM), and presented evidence that  those elements would require 40 to 60 MHz of bandwidth, in addition to the requirements of Basic  Safety Messages (BSM) for day‐one safety applications.  Letters of support for Continental’s assessment  were also submitted by Volkswagen, Honda, Toyota, and the European Car2Car communication  consortium.  In addition to presenting this analysis, Continental has made several visits with the FCC to explain the  need for the full 75 MHz based on applications they are rolling out in Europe and Asia – and that they  would like to roll out in the United States, but won’t be able to without sufficient dedicated bandwidth.   Other Federal Regulatory and Legislative Influence  One approach to reaching a conclusion that was suggested by the United States Department of  Transportation (USDOT) in their NPRM response, was that the USDOT and FCC could work together  toward a negotiated rulemaking. This would allow a more thorough technical analysis to occur, that  would present the data both agencies have collected on what has informed their decisions to date, and  how decisions could best be made going forward. Several transportation industry associations  supported this concept in their Reply Comment submissions to the docket.     Regardless of process, the USDOT continues to object to the spectrum reallocation, asserting that this  scenario “defers accident reduction for another 5 years, given time to develop, standardize, and deploy  equipment – either existing concepts in different spectrum or new concepts in existing spectrum.”55  In partial response to the COVID‐19 pandemic, on March 27, 2020, the FCC’s Wireless  Telecommunications Bureau granted temporary spectrum access to 33 wireless internet service  providers (ISP) serving 330 counties in 29 states to help them serve rural communities facing an increase  in broadband needs. The Special Temporary Authority (STA) originally allowed these companies to use  the lower 45 megahertz of spectrum in the 5.9 GHz band for 60 days, and this was later extended  indefinitely.  While no DOTs have encountered interference yet, this is something that is being closely  monitored.   In September, the House Subcommittee on Communications and Technology held an FCC oversight  hearing where the topic of 5.9 GHz was raised.  Rep. Debbie Dingell (D‐MI) specifically cited a  September 8, 2020 letter to the FCC from the National Telecommunications and Information  Administration (NTIA) suggesting that exclusion zones be implemented in the 5.9 GHz band to protect  federal operations, including DOD, NASA, and DOE systems, prior to the FCC finalizing an order56.                                                                55 https://www.transportation.gov/sites/dot.gov/files/docs/research‐and‐technology/359811/preliminary‐technical‐assessment‐fcc‐59‐ghz‐ nprm‐05dec2019‐final.pdf   56 https://www.ntia.doc.gov/files/ntia/publications/docket_19_138_ntia_filing_september_8.pdf 

Page 74  FCC Votes on NPRM (November 2020)  Despite vocal opposition from a myriad of transportation stakeholders during and following the FCC’s  comment period, three elements of the NPRM package were presented and approved at the FCC’s Open  Commission Meeting on November 18, 2020:  1. A First Report & Order (R&O) that sets the stage for the revised band plan, allowing unlicensed indoor devices in the lower 45 MHz immediately, and temporarily allowing both dedicated short‐range communications (DSRC) and cellular vehicle to everything (C‐V2X) in the upper 30 MHz.  Existing DSRC licenses have 1 year following the effective date of the First R&O to vacate the lower 45 MHz and relocate to the upper 30 MHz. 2. A Further Notice of Proposed Rulemaking (FNPRM), which is the same process as the NPRM leading up to this vote.  The FNPRM in this instance is a document with several questions related to the current rulemaking and requests for comments.  A lot of the significant details not covered in the First R&O are included here ‐ such as revised channel alignments, power and antenna specs, output levels for each channel, information on how to affect change in on‐board units (OBUs), coexistence of DSRC and C‐V2X, future bandwidth needs, and more.  Many of the technical details proposed for the newly reduced 30 MHz band will be decided in a new Report & Order that will result from this FNPRM process. 3. An Order of Proposed Modification (OPM), which is a procedure required to modify existing licenses in the band and set basic ground rules for new licenses during this transition period. The next step is for the package to undergo minor technical editing, and then be sent on to the Federal  Register for publication.  As of February 2021, this publication has not yet taken place.  It is not unusual  for the process to take anywhere from two to six weeks, but this extended delay is already outside that  regular window.    A portion of the delay was reportedly connected to President Biden’s directive to review all recent  regulatory actions before publishing; but more recently (March 2021) there have been reports that the  publication is considered “imminent.”  Regardless of delay, should the package eventually be published without change in the Federal Register,  several process clocks and gates will be activated:   Within 30 days of publication, parties can file a protest or petition for reconsideration on the R&O.  At 60 days after publication, the R&O officially goes into effect.  At that point, the 1‐year clock begins for existing DSRC licenses to vacate the lower 45 MHz.  Details for the FNPRM comment period(s) will be announced in the publication.  The current NPRM included 30 days for comment and 30 days for reply comment.  That clock would presumably start immediately upon publication in the Federal Register and is not connected to the 60‐day clock for the R&O enactment.  At the conclusion of the FNPRM process, a second R&O will be released and voted on, presumably answering all the outstanding technical questions.  Once that gets approved,

Page 75  published, and enacted (60 days after publication), another 2‐year clock is proposed to begin  whereby the upper 30 MHz must become only LTE C‐V2X.  Timing and Ongoing Regulatory Uncertainty  As noted, the change in Presidential administration, change in party leadership in the Senate, and  change in leadership within the FCC could introduce additional implications and outcome scenarios.  The FCC is directed by five commissioners appointed by the President and confirmed by the Senate, of  which only three can be members of the same political party (which usually means that three are in the  President’s party and two are in the other major party).  The previous FCC Chair, Ajit Pai, left the FCC at  the end of the prior administration, as is customary when there is a change in Presidential party  leadership. President Biden has not yet nominated a new fifth commissioner, but has named existing  commissioner Jessica Rosenworcel as Acting FCC Chair.   There is nothing preventing a new commission from reversing any prior actions of a previous  commission. However, all commissioners across both parties were to some degree in support of the 5.9  GHz spectrum rulings in 2020, so whether this change in FCC leadership will impact the eventual fate of  the R&O and FNPRM is yet uncertain.  That said, once the current commissioners adopt an R&O, stakeholders can also file a petition for  reconsideration within 30 days from the date the R&O appears in the Federal Register.  The FCC could  issue a Memorandum Opinion and Order or an Order on Reconsideration amending the new rules or  stating that the rules will not be changed.  Legal challenges could also occur after the publication of an  R&O, further complicating the potential finality of the new rules and extending the regulatory  uncertainty.  The bottom line is that while this paper will outline the anticipated outcomes from the November 2020  vote by the FCC, there are many potential outcomes from this process and related FCC actions that  could still take place. 

Page 76  Section 2 ‐ Immediate Impacts  The First R&O, if adopted, will allow immediate access for unlicensed indoor operations across the lower  45 MHz of the 5.9 GHz band. Requests for outdoor unlicensed operations will begin to be considered in  some geographic locations, and the clock will begin for ITS licensees to cease use of this portion of the  spectrum one year following the effective date.   While the R&O signals a clear intent for users to transition from DSRC to C‐V2X in the remaining 30 MHz,  the timeline milestone for that to occur is not addressed in the R&O and instead is left open for public  comment in the FNPRM.  The effects of all these actions transcend far beyond existing deployments, also having impacts on IOOs  that are in the process of planning new projects, identifying funding for new projects, and in some  instances, currently procuring for new projects.  Deployment Issues ‐ Licensing  The NPRM began impacting deployment efforts over a year ago, as the FCC first stopped acting on any  new license requests or renewals, and then later began to adjust their requirements for what licenses  they might consider.  It is unknown as of this writing whether additional adjustments will be made by  the FCC in reviewing and approving license requests, both during this anticipated R&O publication, as  well as post publication.  At this stage there are no published reports of license applications being  denied, but there are numerous reports of slow responses or no responses to applications having been  submitted.    While this process continues, there are several possible scenarios where license approval could change,  including:   Not approving any further license requests for DSRC, regardless of channel  Approving the use of DSRC only if it is specified to utilized Channel 180  Approving the use of DSRC in any of the upper Channels (180, 182, 184)57  Approving the use of C‐V2X with an Experimental License for any upper Channel  Approving the use of C‐V2X with a standard license for any upper Channel58 As any license request will be expected to require details related to the geo‐location, mounting heights,  and other structural elements, agencies can continue to prepare that information.  Details of the specific  equipment and requirements of the FCC remain “to be determined,” but will likely include information  related to power, antenna type and gain, and similar.  Deployment Issues ‐ Technology  The pauses, restarts, and spectrum battle which currently embroil the CV ecosystem has resulted in a  very clear wait‐and‐see attitude for many technology vendors, deployers, developers and more ‐ in  particular for the DSRC community.  While the investment in new deployments in the past 5 years has  demonstrated the commitment and desire of agencies to improve safety, the approach has generally  57 While the current R&O language doesn’t explicitly preclude DSRC from using Channels 182 and 184, no known licenses since the Nov. 2019  timeframe have been granted for DSRC on any channel other than Ch. 180.  58 This assume that the R&O and/or Further NPRM will identify the specific requirement to license C‐V2X and discontinue the need for an  Experimental License request

  Page 77      been for vendors to satisfy the immediate needs of the pilots and deployments using 2015‐era  technology, allowing agencies to increase their local knowledge, but with the true advancement of the  technology and corresponding applications being limited to experimental purposes. Because of the  uncertainty of the technology, few vendors continue investing their own dollars to truly mature the  technology beyond that current state.  C‐V2X proponents and vendors have tried to advance the state of  the art with their technology insertion as well, but even the C‐V2X market struggles to make significant  headway in the absence of a clear path forward.    These challenges will continue to remain for the foreseeable future, but there are actions that agencies  can take now that can continue to advance safety, as long as they are undertaken with the knowledge  that not all of the investments will realize short‐term benefits and the longer‐term outlook for  workforce development and agency readiness continues to be a parallel goal to safety.   There are several paths forward for consideration, each with their own pros and cons often unique to  the individual IOO and their environment.  There is no single best answer, and agencies must consider  their own unique situation before deciding how best to move forward.   Once again, it should be noted  that the following scenarios assume that FCC realignment of the 5.9 GHz spectrum advances.  Should it  be reversed, then the scenarios will change.  Existing DSRC deployments: begin a migratory path to Channel 180 and eventually C‐V2X  Agencies with roadside units (RSUs) that are currently operating on any portion of the lower 45 MHz  should contact their device vendors and understand what firmware (and possibly hardware) updates  may be necessary to migrate to Ch 180.  Every vendor and device will likely have a different path toward  this change, if an update is even an option.  Under the current proposed timeline this migration of DSRC  should be completed by spring 2022.  Additional time and resources will likely be required for this changeover.  There are many unknowns as  devices exist in various configurations around the country, and all were designed to operate on seven  channels, not one.   Agencies with RSUs that are currently operating DSRC only on Ch 180 will potentially have 2‐3 years  under the current FCC timeline, but would be wise to begin charting a course to switch over to currently  available long term evolution (LTE) C‐V2X sooner.    There is a strong likelihood that some (or all) device vendors will scale‐back support for DSRC devices  sooner than desired, which may have the unintended consequence of accelerating FCC timelines.  Existing DSRC deployments: changing from DSRC to LTE C‐V2X  Existing DSRC deployments that are ready to migrate to an LTE C‐V2X radio will require hardware  replacement.  While much of the backhaul infrastructure remains viable (discussed in the next section),  the radio will need to be replaced, and its interface to the backhaul infrastructure may require some  adjustments.  Replacing DSRC radio hardware will require the IOO to go through a procurement process or through an  existing on‐call vendor capable of delivering the new hardware.  As part of the selection process, IOOs  should request sample ‘production’ devices to conduct bench and controlled field testing to ensure  devices meet the operator’s requirements.  Typical device selection processes can take several months, 

Page 78  with additional months of lead time from the manufacturers once devices are selected and ordered.   Once devices are received, testing should be conducted on a sample set to ensure proper operation.   Once the IOO has verified device operation, replacement can begin.   Replacing DSRC RSUs requires a maintenance or installation crew to remove the DSRC device and install  the LTE C‐V2X device.  The IOO, or other third party organization, will need to perform system  integration and conduct a Final Acceptance Test as outlined in the system Test Plan to verify proper  device and system operation.    Efforts are currently underway on the part of USDOT, CAMP, the SDOs and industry partnership to ratify  the message content, regardless of whether DSRC or C‐V2X are used.  IOOs should ensure that there is  no divergence from previous outputs as they make this transition, and should ideally look towards the  test protocols forthcoming from these efforts.    It should also be noted that while C‐V2X is promising, there has not been a large‐scale deployment proof  of concept test of the technology like the Safety Pilot Model Deployment or CV Pilots that provided  critical deployment and operational lessons for DSRC.  Likewise, interference concerns related to  adjacent bands not yet been tested, evaluated, or resolved.      Depending on procurement, funding schedule, equipment availability, weather, and other constraints,  RSU replacement could take a minimum of 12 to 18 months, with system integration taking an  additional 6 to 8 weeks after installation depending on the size and complexity of the system.  Appendix B provides additional technical detail and process flows for replacing an RSU.  Specific to the OBU replacement, the complexity of this action will be directly in proportion to the scope  of deployment.  Replacing DSRC OBUs will require recalling all equipped vehicles, replacing their devices,  and testing the devices to verify they are operating properly.    Depending on the size and type of the vehicle fleet, OBU replacement could also take many months  following the same logic as RSU procurement, funding, schedule, availability, weather, and other  constraints.  Replacing OBUs in private citizen vehicles also represents a different set of challenges  compared to replacing them in agency‐owned fleet vehicles, and could likely require significant  resources to accomplish.  Application Issues  Impact on applications may vary  The specific impacts on applications remains extremely uncertain.  In order to properly assess the  impact on applications one must first assess the impact on message exchange in a potentially  constrained 30 MHz environment.  A working group from ITS America has been evaluating this potential scenario for several months.59   They considered numerous V2X applications based on several inputs: spectrum requirements,  stakeholder priority, and likely safety benefit.  Spectrum requirements were calculated based on  assumptions about the number of vehicles within communication range, packet size, repetition rate,  59 https://itsa.org/advocacy‐material/the‐future‐of‐v2x‐30‐mhz‐application‐map/ 

  Page 79      activity factors, spectral efficiency, and channel utilization.  The group identified numerous V2X message  types and applications that are likely to be deployed: basic safety (BSM), intersection mapping (MAP),  signal phase and timing (SPaT), road safety (RSM), correction messages (RTCM), signal request (SRM),  signal status (SSM), and probe vehicle data (PVD).  These types of messages support a broad set of V2V  and V2I applications, including: forward collision warning, pre‐crash sensing, emergency vehicle warning  and signal preemption, and infrastructure warning messages.    The ITS America effort remains “in‐progress” as industry volunteers continue to debate critical issues  such as whether the applications operate based on the same message types, allowing numerous  applications to be operated without requiring additional spectrum ‐ or how different applications using  the same message types can have vastly different spectrum needs due to differing message sizes and  frequency of message transmission, so there are scenarios in which some applications using the same  message types could and could not be deployed.    More critically, however, is that the effort has also identified a lengthy list of applications that are  unlikely to be deployed in a limited 30 MHz environment due to spectrum requirements, including  applications dependent on collective perception messages (CPM), maneuver coordination messages  (MCM), and personal safety messages (PSM).  These types of messages support a broad set of advanced  V2X applications, including intersection collision warnings, intersection movement assist, cooperative  adaptive cruise control, and numerous pedestrian safety applications.    ITS America points out in their report that these likely unsupported message types enable important  advanced V2X applications that are necessary to fully realize the potential transportation safety benefits  of V2X technologies.  These message types are vital to allow vehicles to communicate information  gained from vehicle‐based sensors, such as radar and LiDAR, to other vehicles; to provide cooperative  operation among automated vehicles; and to support numerous applications intended to protect  vulnerable road users such as pedestrians and bicyclists.   This effectively limits the reach of many benefits of the transportation safety spectrum to conventional  vehicles, denying the opportunity to enhance the safety of other modes to the same extent. In  particular, the opportunity to complement automated vehicle sensors with conditions outside their line‐ of‐sight is limited, including warnings to vehicles of all types about pedestrians and bicyclists who are  outside a vehicle’s line‐of‐sight but are about to enter the vehicle’s path.  The effort remains ongoing and will be the subject of ongoing exploration and progress.  Planning Issues  State DOTs and local agencies generally plan out capital investments many years in advance. In some  cases, if a potential project is not included in a previously approved plan, it is not eligible for certain  types of funding should the opportunity to pursue the project arise. Therefore, it is important for  agencies to understand the types of projects they may want to pursue in the coming years, so that they  can begin to strategize on any corresponding research, funding, and planning that may be necessary.  This section summarizes high‐level guidance for how to plan for upcoming V2X communications  investments, depending on where in the technology investment lifecycle an agency currently stands. 

Page 80  Planned V2X deployments: keep moving forward, but emphasize no‐regret investments  There are many benefits to continued deployment of V2X communications.  For agencies already in the  procurement process, consider dual‐mode RSUs or LTE C‐V2X only. However, it is recognized that not  every agency can change mid‐procurement, and that stopping a project might jeopardize other  elements that could bring benefits, so this recommendation may not apply to all agencies.   Continue to emphasize no‐regret elements such as next generation signal controllers, enhanced  communications and network architecture, data collection, and security, as well as the potential  benefits that can still be garnered through pilot testing and early deployment regardless of radio  technology.  Device availability and support from vendors may drive this timeline.  LTE C‐V2X device availability, licensing, and testing is evolving: build time and cost into projects  As noted previously, LTE C‐V2X devices are still in their infancy and have limited availability.  The  standards are still unfolding, and deployment experience to date has been limited to just a few small‐ scale deployments.  Likewise, the licensing process remains uncertain (experimental licenses are  assumed as of this writing), as is the availability of reliable and affordable test equipment. The industry  will benefit from its experience with DSRC, but it will take time for best practices to emerge, and for new  issues to be worked out at scale.  DSRC was still experiencing lessons learned for deployment after 5‐7  years, and a similar timeline is expected for LTE C‐V2X.  No‐regret infrastructure investments: many investments will still be usable regardless of the  ultimate communications medium  Swapping DSRC for LTE C‐V2X requires a new RSU (or simply a new chipset), but much of the other  infrastructure in a connected vehicle ecosystem would remain viable with this shift.  In the recently  released NCHRP Web‐Only Document 289, Business Models to Facilitate Deployment of Connected  Vehicle Infrastructure to Support Automated Vehicle Operations, the authors note that the cost of RSUs  are on the order of 15% of a total V2I deployment beyond the pilot stage. 60 Other technology‐agnostic  and mandatory CV infrastructure cost share estimates are:   Backhaul communications (IPv6 upgrade): 10%  CV back office: 15%  Signal controllers, cabinets, and other ITS equipment: 20%  Application software: 25%  Training: 1% 60 http://www.trb.org/NCHRP/Blurbs/181272.aspx  

  Page 81      Section 3 ‐ New Research and Ongoing Uncertainty  Nearly 20 years have been dedicated to the development and maturation of DSRC as a proven  technology.  To expect C‐V2X to simply substitute for DSRC without some level of comprehensive field  testing, and in a potential single channel configuration, would be shortsighted.  LTE based C‐V2X  technology and systems need to be thoroughly tested at scale, both for their own functionality, as well  as co‐existing with other wireless technologies potentially appearing in adjacent spectrum.    Following are several areas which remain high priority for the future of V2X technology.  All of these will  need to be addressed before the industry can successfully move forward with widespread adoption, and  there may be others too.  Technical Issues  Interference  As mentioned several times, it is critical to again emphasize that neither DSRC nor C‐V2X have been  subjected to any significant at‐scale testing in a single channel operational environment.   For that  matter, given that the rules proposed by the FCC for the lower 45 MHz of the band have yet to be  finalized, CV vendors remain hamstrung in advancing testing that can truly reflect expected real‐world  conditions.  At present, CV vendors and researchers must guess what the rules will be, and as identified  in White Paper #1 under this NCHRP research, those tests have shown issues with out‐of‐band  interference.    There has been some speculation that Ch. 180, in the absence of DSRC, would be used as a guard band  for LTE C‐V2X, however there has been no definitive decision on this matter.  The selection of the 20  MHz Ch. 183 as the primary channel for C‐V2X had more to do with the ability to obtain the  experimental license within the 75 MHz ITS Safety Band as the 5GAA could demonstrate limited use of  the channel by current DSRC deployments.  The original 5GAA Waiver and Band Plan, which has been  superseded by the recent FCC plans, allowed for DSRC to retain Ch. 172, but C‐V2X would then occupy  the remainder of the spectrum with no guard band, either adjacent to DSRC or on the upper side.    While additional research will be necessary to immediately determine the impacts of interference on  both DSRC and LTE C‐V2X, a higher‐level review of applications that might remain possible under this  reduced scenario will also be an important early step.  How many message sets can be exchanged in  limited channel arrangements?  What tolerance to interference might these messages have, and will this  potentially eliminate broad safety‐related applications from consideration (noting that targeted safety  applications might still be feasible on a smaller scale)?  Future Spectrum Needs  As discussed in Section 2, the industry has yet to establish a prioritization system for the broad range of  potential applications.  They have, however, established that the 30 MHz that is available is not  sufficient to support the full set of needs of the ecosystem, not just in the future, but immediately.     Besides the over‐the‐air messages used for safety, certificate management, credential revocation,  firmware updates, and possibly event capture all are critical to the success of the environment.  Further,  investment in this technology, particularly by agencies, is founded on the use of the technology to serve  multiple purposes, including improving the efficiency of the transportation network.  Assuming that the 

Page 82  limited spectrum is dedicated to safety, and where possible, the operational needs, there will be no  spectrum remaining to support complimentary efficiency applications that are a foundation for agencies  making the investment.    DSRC was designed with seven channels available to address this specifically.  The C‐V2X proponents had  expected to eventually take control of the middle 40 MHz for use by the next generation or New Radio  C‐V2X (C‐V2X NR) to support similar control or over‐the‐air needs.  In either case, the 30 MHz remaining  only allows for a portion of the vison to be realized, a portion that could end up costing more to  implement, and not meet the full expectations originally envisioned.   End‐to‐End Security  While so much has been focused on the over‐the‐air element of the technology, an often overlooked  but very costly endeavor that remains to be addressed in this whole connected ecosystem is the  securing of the agency network upon which most of the data will flow.  This is critical to not only protect  the agency from security breaches but is also critical to ensure that all data provided to vehicles from  the infrastructure is legitimate.  It is not sufficient to implement digital certificates on the OTA part of  this transaction alone, but rather, secure handling of data, starting with its origin, whether that is a  signal controller, a traffic management center or other, must be in place.    Testing and Application Development  The potential changes initiated by the FCC action could result in a total “reset of expectations” in terms  of V2X capabilities.  Existing pilot deployments are only now making plans to evaluate a single channel  DSRC approach.  There are a small handful of LTE C‐V2X pilots here in the U.S., but many are still in their  early stages and we have little to no results to build awareness of future capabilities.  Even the USDOT‐ funded Smart Columbus CV pilot deployment, which will provide a realistic evaluation of a single  channel paradigm, is only now just getting ready to launch.  The body of knowledge in a reduced‐ spectrum environment does not yet exist, and to date has only been theorized on paper.  Given the nature of public agency funding cycles, limited testing opportunities, and unknown equipment  needs, a realistic and robust evaluation of longer‐term impacts of this change could be as far as 3 to 5  years in the future.  In order to be robust, the efforts would consider the ability for either DSRC or LTE C‐ V2X to exchange multiple message sets in a single channel model, including side‐by‐side and concurrent  with adjacent Wi‐Fi operating, and predicated on applications that were originally developed in a multi‐ channel architecture and will need to be re‐engineered.   Institutional Issues  Further Notice of Proposed Rulemaking  The FNPRM addresses several issues not covered in the First R&O.  Specifically, they are seeking  comments and feedback on:  1. the transition of all ITS operations to C‐V2X‐based technology; 2. the codification of C‐V2X technical parameters in the Commission’s rules; 3. other transition considerations; and 4. the transmitter power and emission limits, and other issues, related to full‐power outdoor unlicensed operations across the entire 5.850‐5.895 GHz portion of the 5.9 GHz band.

  Page 83      When the FNPRM is eventually published in the Federal Register, there is an anticipated comment  window of 30 days (based on what was provided with the 2019 NPRM that initiated this action).  A  number of important issues should be addressed by all industry stakeholders who will be affected by it.   In particular, IOOs will wish to provide comments on:  Technology ‐ addressing the uncertainties related to LTE C‐V2X deployment and the time, cost, and  resources necessary to “catch up to DSRC” in terms of deployment knowledge;  Timing ‐ reinforce the need for existing deployments to have a minimum of 2 years to fully transition  from DSRC to C‐V2X, recognizing the inherent challenges with procurement, equipment availability, and  deployment resources;  Costs ‐ recognizing that for OBU replacement vehicles must be taken out of service and there is both a  physical and service cost in doing so.  Acknowledging that the equipment costs of changing RSU  hardware is often not budgeted in advance which challenges public agency procurement models.  And in  general, recognizing that who bears these costs is (at this time) unknown, adding the need for emphasis  in comments conveyed to the FCC.  Message Priority ‐ changing from a 7‐channel configuration in DSRC to a 1‐channel configuration in C‐ V2X will require message set prioritization, will potentially impact prioritization of messages and thus  application availability, and will require time to research and achieve industry consensus. Not only could  this lead to delays in implementation, but it will also put industry in the position of having to make  decisions on which applications and/or travel modes to prioritize, rather than being able to take a more  multimodal and equitable approach with broader potential benefits to more types of users.  Control Services ‐ changing from a 7‐channel configuration in DSRC to a 1‐channel configuration in C‐V2X  will likely force the industry to “re‐engineer” how critical services and control functions are handled,  including certificate management, OTA updates, and message request services that previously would  have been handled in channels that will no longer be available.           

Page 84  Section 4 ‐ Impacts to High Priority V2I Applications  Understanding the impacts of any spectrum allocation is critically important.  As noted in Section 2, ITS  America has been working aggressively with industry and other stakeholders to define the priority  applications that may remain possible under the new spectrum allocation, and those which appear  highly unlikely (based on quantifiable analysis) under reduced bandwidth conditions.      Previous efforts by the Cooperative Automated Transportation Coalition (CAT Coalition), which includes  representation from IOOs, original equipment manufacturers (OEMs), technology and service providers,  and internet of things (IoT) suppliers61, had previously identified three V2X applications as “high‐ priority” by its members.  Despite the ongoing uncertainty with spectrum allocation, development for  these applications is currently on a fast track within the CV community.    This section will briefly discuss implications for each of these three applications based on the potential  for reduced spectrum availability.  It should be noted that these impacts are based on limited  deployment examples ‐ once implemented at scale the severity of impacts could increase.    The three applications identified by the CAT Coalition as high priority are:  1. Red Light Violation Warning Red Light Violation Warning (RLVW) is an application that provides a connected vehicle approaching a signalized intersection with a warning if they are about to run a red light.  It depends on the timely delivery of the SAE J2735 Signal Phase and Timing (SPaT) and Intersection Geometry (MAP) messages from the roadside to approaching vehicles. 2. Reduced Speed Zone Warning Reduced Speed Zone Warning (RSZW) provides connected vehicles with information on when they are approaching reduced speed zones, such as those associated with schools, work zones, and pedestrian crossing areas.  This application is dependent on the emerging SAE J2945/4 Roadside Safety Message (RSM). 3. Connected Automation Connected Automation (CA) encompasses the interface between connected vehicles and automated vehicles. An application of interest is Traffic Optimization for Signalized Corridors (TOSCo).  TOSCo includes the ability to use SPaT and MAP information to adjust the approach speeds to allow for the most efficient movement of traffic along a signalized corridor. Following is a detailed description of the applications needs and a discussion on the impact that  spectrum reallocation, interference and channel congestion will have on these applications.  Red Light Violation Warning  RLVW is dependent on the timely and continued delivery of accurate SPaT information from  infrastructure to the vehicle.  The currently accepted broadcast rate is 10 Hz, which aligns with the clock  cycle used by most traffic signal controllers.  By broadcasting at 10 Hz, any timing changes at the  controller can be made available immediately to the vehicle.  61 https://transportationops.org/CATCoalition  

  Page 85      The RLVW application is also dependent on the MAP message.  MAP is typically configured to broadcast  at 1 Hz.  In addition to SPaT and MAP messages, a location correction message has also been identified as critical  to RLVW ‐ the Radio Technical Commission for Maritime (RTCM) message.  The broadcast rate for RTCM  has not yet been established, but it is expected to be similar to that of MAP, 1 Hz.    No other exchanges between infrastructure and vehicles are required. Figure 11 provides a graphical  representation of RLVW.    Figure 10 ‐ Graphical Representation of RLVW (source: USDOT)  Potential Impacts  Having the full 75 MHz for ITS presents an optimal scenario for this application to operate in.  If the  industry were fortunate to retain the full spectrum, the question of implementation would then shift to  the technology decision, and whether they co‐exist moving forward, or that one ultimately is selected.  

Page 86  RLVW had already been shown to be effective in a multi‐channel environment where Ch. 172 is  dedicated to safety, allowing for the necessary bandwidth and interference immunity to be successful.  Reducing the spectrum to 30 MHz affects both DSRC and LTE C‐V2X.  Moving DSRC from Ch. 172 to Ch.  180 eliminates the guard band currently present between the lower unlicensed bands and Ch. 172.  Ch.  180 would be immediately adjacent to the unlicensed UNII‐4 on the lower side, and LTE C‐V2X  immediately above, resulting in adjacent channel interference.  LTE C‐V2X would be in a similar  situation, with DSRC immediately below and unlicensed 6.0 GHz immediately above.  Shifting the spectrum could also affect the transmission of the safety‐critical messages.  Under the  current spectrum alignment, the transmit power allowed for Ch. 180 is 10db lower than Ch. 172, the  current safety channel.  Lower power will result in a shorter range for message transmission, periodically  affecting the ability of a vehicle to receive and react to the data in sufficient time to issue the  necessary warnings. For LTE C‐V2X operating in Ch. 183, the transmit power is comparable to that of Ch.  172, likely not creating an impact.   Reducing available spectrum also affects channel congestion, for both DSRC and LTE C‐V2X.  If a single  channel is limited to SPaT, MAP and RTCM only, there may be no issue (Ch. 180 for DSRC and Ch. 183 for  LTE C‐V2X).  However, in order to support V2V crash‐imminent safety applications in the licensed  spectrum, BSMs will also need to be exchanged on that same channel. The maximum load for a single  channel has not been fully examined at scale, but depending on the saturation of vehicles and the  quantity of BSMs being exchanged, SPaT, MAP and RTCM have a high probability of being negatively  impacted. In the event that PSMs cannot be supported in a 30 MHz environment, there would also be  limitations related to alerting a red light violator of a pedestrian in the intersection. Full‐scale testing of  multiple applications on a single channel has yet to occur, leaving an unknown depth of the problem.  Reduced Speed Zone Warning  RSZW is dependent on the timely and continued delivery of accurate speed and road geometry and  condition information from infrastructure to the vehicle.  Presently, this information is conveyed in the  form of the Traveler Information Message (TIM), which will eventually be replaced with the Roadside  Safety Message (RSM).  Independent of which message is ultimately used, the current implementation  of TIM/RSM typically broadcasts at 1 Hz.  If available, the RTCM message ideally would also be broadcast  to support RSZW. Figure 12 shows a graphical representation of RSZW as applied in a school zone. 

Page 87  Figure 11 ‐ Graphical Representation of RSZW in a School Zone (source USDOT and SmartColumbus)  Potential Impacts  Reducing available spectrum, if implemented in freeway applications, absent SPaT and MAP message  traffic, it is expected that RSZW would function as designed.  However, when co‐located with other  applications such as RLVW (i.e. SPaT, MAP, etc.), the same potential impacts discussed above for the  RLVW application (above) are also relevant to RSZW.  In particular, channel congestion is the greatest  concern, resulting in packet loss and potential lack of warning or action.  The congestion issue is most  prevalent with RSZW because SPaT, MAP, and BSMs all have a higher message priority, and as the  channel approaches saturation, messages such as TIM/RSM with a lower message priority are most  prone to being skipped in the broadcast pattern. In addition, a lack of PSMs may preclude the ability to  communicate when a reduced speed zone with a crosswalk has a pedestrian present.  Connected Automation  CA depends on the same messages and message delivery performance as RLVW and RSZW, but with  even greater reliance on the timely and accurate delivery of this information.  Further, as CA matures, it  is expected that additional information will be needed from infrastructure, and similarly from the  vehicle to infrastructure, to allow for a safe and efficient automated environment.  Figure 13 provides a  graphical representation of possible communication links between the vehicles and infrastructure, as  will eventually be realized through Traffic Optimization for Signalized corridors (TOSCo). 

Page 88  Figure 12 ‐ Graphical Representation of TOSCo (source USDOT)  Potential Impacts  When compared to the other two priority applications, CA likely has the greatest demand on the  system, and is impacted by a reduction in available spectrum.  Specifically, a reduced capacity  environment will result in limiting exchanges to only safety‐critical messages, requiring advanced vehicle  systems to implement alternative communications paths to obtain and share less critical operational,  safety and mobility data.  Concerns for channel congestion, range, and interference related to the  delivery of RLVW and RSZW information apply for CA as well.  If the application were able to leverage the proposed unlicensed spectrum, the same issues with single  channel approach for safety‐related messages remain, but the unlicensed spectrum at least provides an  exploratory option to consider for the additional data needs beyond SPaT, MAP and TIM/RSM, such as  CPM and MCM, two messages that are considered unlikely to be deployed in a limited 30 MHz  environment but are vital to supporting coordination between automated vehicles.  Additional research  would be required to determine the feasibility and reliability of making necessary connections to  support CA on unlicensed spectrum.  Summary of Application Impacts  When looking at the system holistically, and beyond the three applications, the less dedicated  bandwidth available, the smaller the available set of applications will be that can operate without risk.    Eliminating spectrum will limit application support to those using the critical SPaT, MAP and RTCM  messages and require devices to use alternative means to support non‐standard message exchange  associated with other applications.  Absent this ability, it may be difficult for agencies and other  deployers to find a benefit cost that is supported.  

  Page 89      Section 5 ‐ Interim Opportunities  As noted throughout this white paper, the level of uncertainty surrounding the future of the 5.9 GHz  spectrum remains unusually high.  The FCC may take further action, the new U.S. DOT administration  may increase engagement on the issue, and industry may increase their efforts to satisfy application  needs.  Even if the FCC publishes the current R&O in the Federal Register as drafted, there remain  several possible scenarios where future direction is different than proposed by the FCC.  We know from historical perspective that changes in the transportation sector are rarely immediate ‐  whether it is positive or negative, the outcome from this entire reallocation pursuit will not immediately  “flip a switch” and change the landscape of V2X.  And in particular, when it comes to the IOOs, change is  often a slower evolution.  In an environment where constrained budgets and frequent policy changes can impact deployment of  V2X applications, IOOs would certainly benefit from the stability of regulation and the demand from  vehicle manufacturers to help guide their efforts.  The authors anticipate that stability will occur in the  not‐too‐distant‐future; but even in the absence of that stability, IOOs recognize the opportunity to  improve safety and have mitigated the risks to move forward.  Advancement Despite Uncertainty  During a December 2020 virtual forum, the U.S. DOT acknowledged the current situation but likewise  recommended (in general) that projects in motion do not stop.62 They suggested that given the many  uncertainties, “it may be unwise to remove operational equipment providing safety benefits.”  How do agencies go about preparing for additional V2X deployment?  Recognizing that every agency is  at different states of capability and maturity when it comes to V2X deployment, and some are still  ramping up their efforts, there are three potential strategies often conveyed as helpful guides when  determining if, how, or when to proceed with a V2X pilot demonstration or early deployment.  The  outcome from the FCC action does not significantly change the approach for any of the three, but it  might change some of the specific actions that IOOs might take within the context of the three methods.  Corridor Focused  The corridor‐focused approach is the most common when deploying CV.   The original Safety Pilot Model  Deployment in Ann Arbor; the three CV Pilots in New York City, Tampa and Wyoming; and Smart  Columbus all opted to deploy based on corridors. Further, many of the states responding to the National  SPaT Challenge have also selected to deploy CV along corridors63.    The thought process that leads to CV deployment in corridors is a natural tendency for travelers and  traffic engineers alike.  People think about their travels by referencing Main Street in Downtown, or SR  310, or the Lincoln Parkway.  Flow and congestion are measured on corridors, coordination and timing  plans are engineered by corridors, and reconstruction and roadway upgrades are typically performed  along corridors.                                                                 62 https://www.transportation.gov/safety‐band/whatsnext  63 https://transportationops.org/spatchallenge 

Page 90  Pros to this approach include:   Consistent roadside hardware (i.e. signal controllers, network switches, cabinets, poles)  Networked – typically to a TMC  Connected Automation and Red Light Violation Warning are best served by this configuration  Mobility focused – transit signal priority (TSP) and emergency vehicle preemption (EVP) are ready to deploy or would be enabled by this approach  Natural tendency – traffic engineers and travelers tend to think in terms of corridors Cons to this approach include:   May include low‐volume, low‐impact locations (such as minor streets)  May exclude high‐accident or problem areas not in the selected corridor If an agency has intent over a period of time (5‐10 years) to equip a majority of signalized intersections  in a region, or at a minimum, address high incident locations along key corridors, this approach has  merit.  Similarly, if day‐one mobility benefits such as transit signal priority or emergency vehicle preempt  would be deployed on the corridor, this approach also remains a candidate to consider.    Regardless of the FCC outcome, candidate corridors can be identified today, specific needs can be  documented, and by the time those steps are completed the uncertainty in spectrum allocation should  begin to abate.  There is no need to wait on these steps when it takes time to execute anyway.  High Incident Locations  This approach has not been commonly deployed, as most current CV applications benefit from a  corridor approach.  But as with any infrastructure investment, there is a benefit‐cost to deployment, and  with the advent of new pedestrian detection technology in particular, there have been a handful of lone  intersection deployments.  For this type of CV deployment, examining specific problem spots will often  be the first gate.  This is followed soon after by examining volumes, speed, quantity of crashes, mixed‐ traffic and nearby facilities (i.e. day care, hospitals, etc.) as criteria in selecting locations.  Reducing  incidents at high incident locations has several benefits, including reducing or eliminating the human  cost of fatalities and injuries, reducing property damage costs, and also limiting travel time costs when  traffic is disrupted.     Pros    High incident locations have the highest chance of meaningful safety impact, with a positive benefit‐cost ratio  Minimal investments made at low‐volume/low‐incident locations  Value of Red Light Violation Warning is best realized in this configuration Cons   May encounter different hardware or network configurations at different locations  Limits ability for corridor‐based mobility features, such as TSP  Connected Automation is limited For an agency that has limited funding and/or has multiple high incident locations spread across a  region, this approach may be the most feasible and cost‐effective.  However, when determining the  effectiveness of a technology at a given location, the types of incidents and whether CV technology can 

Page 91  aid in the prevention or reduction of those incidents must be considered.  Further, given varied locations  and the potential for varied needs, such as power, communications and mounting, the additional  investment required to ensure the availability of these features must also be considered.  New Construction  When undertaking new construction, the cost for deploying CV technology is at its lowest.  However,  depending on the reason for construction, the benefits may be longer to realize.  Construction driven by  safety warrants may have immediate benefits, whereas new construction due to an expanded road  network and expected traffic volumes may take longer to realize the payback.  In either case, new  construction assumes state‐of‐the‐art signal controllers and advanced communications and networking  features. In this case, deployment of the actual CV component is minimal.    Pros    Modern signal controller and networking  Installation of CV during new construction is at its lowest  Support Red Light Violation Cons   Benefit may take longer to realize  May not be aligned with a corridor or high‐priority location Given the minimal incremental cost of adding CV technology during new construction, it is  recommended that agencies include this practice as part of their standard design.  Traffic Signal  Controller and network hardware should be selected with consideration of CV.  Further, if the agency  produces a design standard, future integration costs will be at a minimum.  

Page 92  Conclusions  IOOs have been investing in V2X for more than a decade.  Some agencies are doing small pilot research  projects, while others are engaged in large‐scale deployment efforts.  According to recent USDOT  statistics, there are more than 139 planned and operational CV deployments and over 20,000 vehicle‐ based devices already in place across 37 states.64    As soon as the FCC’s proposal to reallocate the 5.9 GHz spectrum is published in the Federal Register, or  if the FCC takes alternative action, the next steps will become clearer.  How the industry reacts to the  FNPRM, what licensing changes could occur, and what role the new US DOT administration will take  remains uncertain.  However, given the understanding that IOO projects require time and resources to  plan and execute, and any FCC actions won’t be immediate, there are efforts to pilot or deploy safety‐ related applications that can continue to be pursued today. Engagement is cited as a best practice by  those agencies currently involved in pilot or deployment efforts, and staying up‐to‐date on the FCC’s  actions is recognized as another.  Whether the industry is able to retain the full 75 MHz of dedicated spectrum or must contend with only  30 MHz, there will be needed research, there will be ongoing opportunities, and existing projects will be  impacted in some form or fashion.  But there are also challenges that can be resolved not by the FCC,  but by industry itself ‐ such as the DSRC vs C‐V2X debate, prioritization of message exchange, and  application functional requirements and subsequent message needs.  As noted previously, additional technical information can be found in the appendices.  64 https://www.transportation.gov/sites/dot.gov/files/2020‐ 06/The%205.9%20GHz%20Safety%20Band%E2%80%94an%20Investment%20in%20America%27s%20Transportati on%20Safety_0.jpg  

  Page 93      Appendix B ‐ Additional Technical Information    The background and detailed information in this appendix is intended to provide additional depth to the  technical conversation.      Technology Definitions  It is important to recap certain DSRC and C‐V2X definitions, referring back to the initial white paper:   Current DSRC is based on the 802.11p standard established by IEEE and is designed to operate  using 10 MHz channels.  The current architecture of most DSRC devices is designed to utilize all  seven channels of the 75 MHz band, with specific channels being established for certain safety  and control functions.   Future DSRC, called Next Generation DSRC will target using the same 10 MHz channelization  scheme, and is being designed to be backward compatible with current DSRC devices using the  same spectrum as current devices.     Current C‐V2X is often referred to as LTE C‐V2X because it is based on the current 4G (4th  Generation cellular technology) Long Term Evolution (LTE) technology.  It is currently designed  to operate using a single 20 MHz channel on the upper portion of the band, Ch. 183.   Future C‐V2X, called NR V2X (for New Radio), will operate using 5G (5th Generation cellular  technology).  While it will have similarities to the current LTE C‐V2X, it will not be backward  compatible with existing devices.  It is also being designed for a different portion of the band, a  single 40 MHz channel, presumably in the middle of the existing 75 MHz band (though this is still  to be determined).  In this discussion, there will often be characterizations of DSRC more generally, but a specific call‐out for  C‐V2X based on current (LTE) versus future (NR) technology will be needed due to the differing spectrum  needs.  This is not meant to discourage or disparage C‐V2X in any way, but simply to point out the  differences for future spectrum planning purposes.     Process Flow for Updating Firmware  In its current draft, the FCC R&O allocates Ch. 180 for DSRC, and indicates system operators will need to  move all messages to Ch. 180.  At a minimum, this will require firmware (FW) updates to RSUs to  broadcast Signal Phase and Timing (SPaT), MAP, Traveler Information (TIM), Radio Technical Commission  for Maritime (RTCM) messages, Signal Status Messages (SSM), WAVE Service Advertisements (WSA), and  any other messages, on Ch.  180.  The firmware update will also be needed to enable RSUs to process  Basic Safety Messages (BSM), Signal Request Messages (SRM), and other OBU messages as well as  support IPv6 Services for OBUs on Ch. 180. OBUs will need to be updated to broadcast BSMs, SRMs, and  support IPv6 Services on Ch. 180, as well as receive SPaT, MAP, TIM, WSA, RTCM, SSMs, etc. on the  single channel.  

Page 94  Device manufacturers will require several months, as well as additional funding, to develop and test a  FW update prior to releasing it to system operators for deployment.  Once device manufacturers  provide the new FW, system operators will need to test the update on a few devices to be sure the  devices operate as expected, before rolling out the FW to the entire device population.  This process can  also take several months.  Also, System Test Plans, and more specifically Test Cases, will need to be  updated to test all DSRC messages on Ch. 180.  Additional Test Cases that are developed to test channel  congestion impacts could help to understand the new system limitations.   If RSUs are connected to a backhaul network, RSU firmware updates can be applied remotely, otherwise  a site visit will be required.  RSU FW updates can take between 1 and 4 hours depending on the speed of  the network connection, the size of the file, and configuration requirements after the update.   Theoretically, if OBUs support over‐the‐air (OTA) FW updates, they would be able to receive, download,  and apply the updates automatically.  It remains unclear, however, how the change in channels for RSUs  would still allow OTA connectivity to OBUs ‐ likely requiring hands‐on service.  Updating an OBU  manually can take between 1 and 2 hours depending on the size of the file and configuration  requirements after the update.   Figure 14 provides a high‐level overview of the process required to test a FW update and Figure 15  provides a high‐level overview of the process required to rollout a FW update to the entire device  population. 

  Page 95        Report and Order limits  DSRC to channel 180 Move existing   DSRC operations  to SCH 180 OBU  Manufacturers   provide FW  update for SCH  180 only  operations RSU  Manufacturers   provide FW  update for SCH  180 only  operations Update CV  Test Plan  for SCH 180  only  operations Update test  RSUs with  new FW Test RSUs Firmware  update Required Update test  OBUs with  new FW Test OBUs Test System   Figure 13 ‐ Process Required to Test FW Update for Moving DSRC Operations to Ch.180   

Page 96  OTA FW is loaded on  the OBU  firmware  update server OBU checks in  to the FW  Update Server  and downloads   new FW OBU updates  FW Manually Vehicles are  recalled to apply  FW update Apply FW  Update Vehicle is  released with  new FW Update  general  OBU  population Update  general RSU  population Remotely On‐Site Log into each  RSU from the  central location Apply FW  update Configure RSU  as necessary Configure OBU  as  necessary Vehicle arrives  for update Verify OBU  operation Verify RSU  operation Drive to RSU  location Log into RSU Apply FW  update Configure RSU  as necessary Verify RSU  operation FW Testing is completed Figure 14 ‐ Process Required to Rollout New FW to RSUs and OBUs 

  Page 97      Hardware Swap ‐ DSRC to LTE C‐V2X Radio  The second portion of the draft R&O stipulates DSRC systems must migrate to C‐V2X.  The migration  cannot be accomplished through a firmware update. Instead, it requires a new radio chipset (i.e., a  hardware update).  IOOs will need to replace their DSRC devices with C‐V2X devices.  The system operator should develop a replacement plan that outlines the steps required to replace  devices at intersections and in vehicles, a schedule for when RSUs will be replaced, on a corridor‐by‐ corridor basis, how OBUs will be replaced in each vehicle fleet, how the vehicle owner should schedule  for replacement, integration required as devices are replaced, and test cases to be conducted after  replacement.  The plan should be communicated to relevant stakeholders including the maintenance  crew, or 3rd party contractor, that will replace RSUs, the shop(s) that will replace OBUs, the RSU system  integrator, the RSU system monitor, as well as vehicle owners.  Replacing DSRC hardware will likely require the system owner to go through their procurement process,  which includes releasing an appropriate Request for Proposal/Quote (RFP/RFQ), reviewing responses,  and selecting a vendor.  As part of the selection process, system owners should request sample devices  to conduct bench and controlled field testing to ensure devices meet the operator’s requirements.   Typical device selection processes can take 6 to 8 months, with several additional months of lead time  once devices are selected and ordered.  Once devices are received, testing should be conducted on a  sample set to ensure proper operation.  Once the operator has verified device operation, replacement  can begin.   Replacing DSRC RSUs require a maintenance, or other appropriate, crew to remove the DSRC device and  install the C‐V2X device.  The system operator, or other third party organization, will need to perform  system integration and conduct a Final Acceptance Test as outlined in the system Test Plan to verify  proper device and system operation.  Depending on schedule, weather, budget, and other constraints,  RSU replacement could take between 12 to 18 months, with system integration taking an additional 6 to  8 weeks depending on the size and complexity of the system.  Replacing DSRC OBUs will require recalling all equipped vehicles, replacing their devices, and testing the  devices to verify they are operating properly.  Depending on the size and type of the vehicle fleet, OBU  replacement could take 12 to 18 months.  Replacing OBUs in city, state, transit, public maintenance, etc.  fleet vehicles should be quicker than replacing OBUs in private citizen vehicles, as the system owner  should have more control over, and access to, the public vehicle fleet.  Error! Reference source not found.Figure 16 provides a high‐level overview of the process required to  replace and test DSRC RSUs and OBUs with C‐V2X devices.   

Page 98  Report and Order allocates 30  MHz  to  C‐V2X Move existing   DSRC  Operations to C‐ V2X Replace  DSRC OBUs   with C‐V2X  OBUs Replace DSRC  RSUs with C‐V2X  RSUs Update CV  Test Plan  for  C‐V2X  operations Test RSUs New HW Required Test OBUs Test system Let RFP/ RFQ Review  Proposals\ responses  to  RFP/RFQ Down select to  2 to 3 device  manufacturers Request  samples from  each  Manufacturer Test samples  from each  Manufacturer Select device(s)  based on Test  Results Order  appropriate  quantity,  including spares Test sample set of  received devices Figure 15 ‐ Replace DSRC hardware  Potential for Interference Between Wi‐Fi and V2X Communications  As documented in detail in the NCHRP 23‐10 Phase 1 White Paper, numerous testing activities related to  spectrum sharing and interference concerns have been conducted by many different organizations, with  varying outcomes.    As an example, the Alliance for Automotive Innovation (AAI), Ford, and others have submitted  comments to the FCC pointing out flaws in the recent NCTA and CableLabs reports asserting operation  of Wi‐Fi in the lower portion of the V2X Safety Band does not pose an interference threat to V2X  communications.  These assertions are based only on limited/highly controlled lab tests.  Ford has,  however, demonstrated in real‐world conditions that Wi‐Fi does in fact pose a serious threat to V2X.65   Changing the spectrum from how it was initially allocated, and for which devices currently operate in,  has consequences.  Unlike the Wi‐Fi industry, the ITS community recognizes the likelihood and impact of  65 https://www.fcc.gov/ecfs/filing/10309029866264 

Page 99  interference from adjacent channels and has engineered the approach to spectrum utilization with  those challenges in mind.  When originally designed, IEEE 802.11p, and the corresponding WAVE stack of IEEE 1609.x, allowed for a  5 MHz guard band in the first 5 MHz band of the 5.9 GHz spectrum, providing a level of isolation for Ch.  172 from the lower UNII‐4 band.  Further, the power level permitted for Ch. 172 is greater than the next  Channel, 174, allowing for greater range and noise immunity.  On the upper end of the spectrum, Ch.  182 and Ch. 184, a higher power level is also permitted to ensure range and noise immunity for those  channels.  Channels 182 and 184 were also slotted primarily for public safety sector use, so in effect,  served as a guard band on the upper side of the spectrum.  The combination of channels, power levels  and use of the middle channels 174 thru 180, which apply techniques designed to minimize the  interference between these adjacent channels, combine to minimize overall interference.   5GAA, in their initial petition to the FCC understood how DSRC was using the available spectrum and  purposefully selected the portion of the spectrum that (in their opinion) was least used when they  applied for an experimental waiver.  By using a single, 20 MHz channel on Ch. 183, and recognizing that  the majority of DSRC messaging lives between Ch. 172 and Ch. 178, C‐V2X and DSRC were effectively  afforded a guard band between the two technologies.  Given the current draft R&O spectrum reallocation, the FCC needs to examine and remedy interference  that will be introduced.  This new spectrum allocation, for the most part, has not been tested thoroughly  enough to ensure V2X can operate as required to support safety‐of‐life applications.  As it stands,  further testing is required to truly understand how much Wi‐Fi should limit out‐of‐band emissions to  ensure it does not interfere with V2X.  If the R&O is put in effect as currently drafted, there is concern  among stakeholders that V2X safety‐of‐life applications are at risk of not being able to perform as  originally designed.    In addition to the ITS‐internal challenges noted, there are other factors which may contribute to  unwanted or harmful interference. As was described in the initial white paper and referenced in this  one, earlier this year the FCC granted Wireless Internet Service Providers (WISP) a 60‐day special  temporary authority (STA) to operate in the lower 45 MHz of the 5.9 GHz band in rural areas.  The FCC  states there have been no interference issues, however, there is no objective data related to Wi‐Fi and  interference to existing V2X deployments because:  a) current V2X systems are primarily deployed in urban and suburban areas with high traffic volumes, not in sparse rural areas, and b) V2X system operators have not conducted extensive testing to understand the true impact of Wi‐Fi operating in the same or adjacent bands. Single Dedicated V2X Channel and Unlicensed Channels  The current Draft R&O limits the use of the lower 45 MHz to indoor only, with a Future Notice of  Proposed Rulemaking (FNPRM) promised to address outdoor use.   If a future R&O allows outdoor use  within the lower 45 MHz, it’s conceivable that some existing, lower priority, non‐time sensitive  applications and services could operate, unlicensed, in the lower 45MHz utilizing the initial DSRC 

Page 100  channelization scheme, specifically channels 172, 174, and 178, or another appropriate channelization  scheme  This would support the operational needs of the overall ecosystem as well as to help support  mobility and other CV‐related services that support the sustainability and viability of the investment.   Services such as IPv6 Services (which support certificate top‐off and over‐the‐air updates), as well as  transit priority, lower priority information messages and similar are the prime candidates for operating  in the unlicensed spectrum.    Operating lower priority CV applications and services in the unlicensed spectrum presents a risk,  however, if these services cannot interoperate with other unlicensed services using the same spectrum.   In this model, the function of service channels 172, 174, and 176 would continue to operate in the lower  45 MHz, but as unlicensed, along with other unlicensed wireless communications.  LTE C‐V2X would  continue to operate on channel 183, with NR C‐V2X able to use the unlicensed band to support the  enhanced features outlined in the 5GAA deployment roadmap66.  Rigorous systems engineering and testing would need to be completed to evaluate this scenario.  The  key variables for consideration would be channel congestion under heavy load, and adjacent channel or  out‐of‐band interference issues.   As shown in Error! Reference source not found. Table 4 below, this is just one example of a  configuration that could be thoroughly tested.  Many others exist.  Table 4 ‐ Possible Channel Alignment for Testing  Channel  Existing  Hybrid  Service Channel(s)  172, 174, and 176  Unlicensed  C‐V2X  183*  183  C‐V2X (Enhanced) ‐ Unlicensed  *Assumes Ch. 182 & 184 in current DSRC model is used by C‐V2X, per 5GAA petition67 If use of the unlicensed spectrum proves unsuccessful (or insufficient), alternative approaches to  fulfilling the other critical services will need to be developed and thoroughly tested. For example, IP  Services (certificate top off and over‐the‐air FW updates) could operate in other bands using other  technology, such as traditional cellular or traditional Wi‐Fi.  For other CV specific applications and  services, whether that new solution also uses traditional cellular, satellite, other forms of Wi‐Fi, or other  means, there is currently no alternative approach to support these functions.    Testing these different configurations for non‐safety services would also likely require hardware changes  to the RSU and OBU ‐ a process that conservatively, on its own, would approach a year for design, test,  and production.  Additionally, without clear guidance from federal regulators, and clear market demand  from OEMs or similar, further investment by device manufacturers could potentially be challenged.  66 https://5gaa.org/wp‐content/uploads/2019/01/5GAA_White‐Paper‐CV2X‐Roadmap.pdf  67 https://ecfsapi.fcc.gov/file/11212224101742/5GAA%20Petition%20for%20Waiver%20‐ %20Final%2011.21.2018.pdf