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车载无线技术的创新
[作者 Avinash Ghirnikar]   2017年10月06日 星期五 浏览人次: [10010]


尽管都是车,但过往世代和未来世代之间将存在着巨大差异。甚至可以肯定的说,这种差距将会变得越来越大。为了提供更多新功能,以改善安全性,提高运行效率,提升整体驾驭体验,汽车设计所涵盖的科技将更为广泛、更加复杂化。


车辆控制从传统的纯机械系统过渡到线传系统(x-by-wire)的纯电子操控方式,可以降低车辆重量,改进油耗。同时ADAS(高等驾驶辅助系统, Advanced Driver Assistance System)的出现也为道路使用者提供了更高的安全等级。而这仅仅是个开端,在未来的几年中,随着科技演进将使汽车出现更大的变化。


汽车制造商的一个主要目标是推动「连网汽车」(Connected-Car)的概念,这将使我们更接近自动驾驶的长远目标。借助於各种不同的通信技术,汽车将能够达成先前无法想像的功能和性能。


Wi-Fi(无线网路)将成为连网汽车的重要基础,车辆通过Wi-Fi与高速Ethernet骨干网路连结,可以实现车对车(V2V)和车对基础设施(V2I)的通信。在本文中,我们将讨论在未来汽车设计中预计要发挥重要作用的各种无线通信协定。


重要的无线技术

近来内建Wi-Fi的车型已经越来越普遍。现阶段Wi-Fi设计主要采用802.11ac技术,透过Wi-Fi的连接,智慧型手机等携带式电子产品与车载资讯、娱乐、导航系统之间的数据传输速度可轻松高达数百Mbps,并可共享3G/4G Internet连线(在汽车内部和周边提供Wi-Fi热点)。不仅仅如此,一般人对汽车的使用年限要比消费性电子产品长得多。期间为了更新功能,车辆必须进厂安装软体,否则无法得到新功能、无法从新的技术进步中获益。未来汽车需要提供一种升级方式。这意味着透过Wi-Fi无线更新软体FOTA ( Firmware-Over-The-Air)将具有非常大的优势。


除了802.11ac的Wi-Fi技术,蓝牙无线协定 5.0 (Bluetooth 5.0)也是连网汽车发展进程中非常有价值的技术,相较於蓝芽4.0,它显着提高了运作范围(BT 4.0距离的四倍)并维持相同的数据速率,因此,蓝牙5将具有广泛的用途。透过蓝芽5.0连接携带式电子产品,除了音乐共享和免持听筒(hands-free)功能以外,也拥有许多其他潜在的好处。


蓝牙5所具备的更高性能意味着车辆能够与分布在各处的推播点(Beacon)互动通信,这将构成V2I网路的一部分。由此,道路收费、堵车收费和各种有价值的资讯 服务将能够得以实现。根据预测,透过使用V2I网络,交通运行会变得更加平稳,并且会大大减少极度拥堵路况的发生。车辆将能够获得交通灯号讯息,交换车辆停止/行进的资讯 ,这样ADAS(高等驾驶辅助系统)能够判断是否需提前减速以便在信号灯变绿时准时到达,而不是事先没有任何资讯 ,在接近红灯信号时紧急煞停。这意味着车辆消耗的燃料将明显降低。


新兴的802.11p标准已经确定将会在车辆上得到广泛采用。802.11p奠基於802.11


Wi-Fi技术长期成功且广泛的被采纳和布建,并针对车载环境部署所面临的挑战辅以特别设计。运行於5.9 GHz频段,包含7个讯号通道(每个10 MHz宽),其中 6个是服务通道(service channel),另外一个通道则专注於控制任务。 其目的是提供超级可靠、低延迟的连接,藉以实现V2V和V2I通讯。未来它也将在ITS(智慧交通系统Intelligent Transportation System)应用中提供支援。透过这种方式,车辆将能够发出其当前位置、行驶的方向以及速度等数据。


在V2I环境下,该技术可提供车辆和周边市政基础设施之间资讯交换,从而能够对交通拥塞、事故等提供预先的警告,也可以提供停车位资讯。在V2V环境中,它也可以能够让车辆进行彼此间的通信,以便使一个车辆在识别出潜在危险後将资讯 传送给附近的其他车辆,从而使它们也意识到这些危险。


本文中讨论的这些先进无线技术在实现连网汽车过程中占据了关键的角色。由BT 5.0扩展运作范围,802.11ac提供强大数据传输速率以及802.11p确保Wi-Fi在车载系统中的高可靠度、低延迟,对於实现联网汽车都是不可或缺的关键技术。为了促使连网汽车真正的实现,汽车业界需要一个高度集成的解决方案,能够把多种无线技术集成在一个体积小、车用等级(Automotive-grade)封装的晶片内。


在车用领域,Marvell工程团队克服车载系统在性能和稳健性方面的高度要求与挑战。Marvell最近发布的88W8987xA系列符合车用AEC-Q100可靠度规范的无线SoC产品,率先支持BT5.0、802.11ac Wi-Fi(Wave 2)和802.11p,为工程师提供了更高的灵活度,以满足日益增长的车辆无线连网需求。


88W8987xA系列包括3个接脚相容晶片:BT 5.0+ 802.11ac、BT5.0 + 802.11p以及 BT5.0 + 切换式802.11ac / 802.11p。经由晶片选择的弹性,工程师们可开发共用平台,以获得最隹成本效益,减少额外平台开发上的资源,再根据汽车型号需求来选择不同版本晶片。经济型车款可以选择具有基本功能的版本,豪华车型则选择具有更高性能的版本。这些元件能够在不需要修改PCB的情况下进行互换,确保共用平台功能升级的未来性。


(本文作者Avinash Ghirnikar任职於Marvell公司连接事业部技术市场总监)


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