车载通信技术(三): 车载无线通讯技术

发布时间:2023-11-24  

车载无线通信技术中,短距离无线通信传输速率更快,多用于车内设备与车身附近场域的数据传输和连接,如车身定位、解闭锁等;实际应用范围 多有交叉,Tier1和主机厂也更多倾向于适度冗余配置,以保证更稳定的体验。长距离无线通信一般指移动通信网络,以4/5G为代表,主要提供通 信、导航等功能,服务智驾智舱功能。


不同的通信技术所覆盖的范围与能力稍有交叉,在实际车端应用中也并非“井水不犯河水”,比如车端T-BOX配备有多种通信能力,用户感知到的 车身功能体验实际上是多种通信能力共同配合完成的结果。亿欧智库认为,当前仍处于“技术引领需求”的阶段,新技术的出现并不会一蹴而就地 取代传统技术,而是在多种技术共存的同时,由新技术激发出更具创造性的功能体验。


车载无线通讯技术主要有LTE通用移动通讯、WIFI、BT、NFC、UWB、DSRC、SparkLink星闪、4/5G等。


车载无线通讯技术特征及应用


一、UWB以高精度定位支持车端应用,数字钥匙有望成为汽车数字孪生入口


UWB(Ultra-wideband,超宽带无线通信技术)以低功耗、高定位精度以及抗干扰能力,在智能电动汽车上可实现进入、定位、传输、感应、泊车、充电、支付等多方面的功能,目前主要集中应用于数字钥匙。在移动设备(以手机为主)、车机以及云端之间,UWB支撑形成完备、安全、 高效的数字钥匙生态结构。


数字钥匙的技术路径以NFC、BLE以及UWB为主,许多产品将三种技术以不同形式结合。目前数字钥匙的典型配置方案是以功耗更低的BLE完成发现与用户验证功能,以定位精度更高的UWB完成安全测距、无感进入功能,以功耗最小的NFC在电量较低、信号较差情况下作为备用支持。亿欧 智库认为,数字钥匙将成为汽车数字孪生的入口,以数字钥匙所关联的数字ID将车机与用户相绑定,拓展更多云端信息交互与后市场服务。

数字钥匙当前的功能仍集中于无感进入与远程控制等基础功能,身份识别等个性化设置初显端倪,未来数字钥匙将承载更多C端功能,并为B端的 共享运营、车队管理以及后市场服务提供更多便利性与可能性。亿欧智库认为,以数字钥匙为入口,未来汽车产业内各方将基于身份标识相连结, 并在保证整个通讯链路各环节安全的前提下,获取用户的信任,形成更加完备的智慧出行生态。


目前数字钥匙市场内玩家主要以三类为主,一类是以Tier 1厂商为主的供应商,主要以相关硬件开发为主;一类是以安全、芯片供应商为主的厂商, 主要以相关软件研发为主;一类是以车企与科技企业的联合为主,提供更加完善的数字钥匙解决方案。数字钥匙作为细分品类,尚且难以大规模量 产盈利。亿欧智库认为,未来各企业将以数字钥匙为载体,在车端搭载更多自身主体业务,实现硬件或系统的统一上车。


二、星闪技术逐步验证上车,产业联盟合力推动系统架构迭代


星闪技术作为新一代无线短距通信技术,由基础应用层、基础服务层以及星闪接入层构成。目前星闪技术Release 1.0系统架构及规范已完成,以 SLB和SLE两种无线通信接口。SLB主要适用于高速率、高质量连接,SLE适用于低功耗、轻量级连接。未来星闪2.0将进一步支持感知、定位、自 组网以及音视频原生应用等。


目前星闪技术在智能电动汽车领域的应用以车载降噪、全景环视、无钥匙进入、车机互联、车身娱乐以及无线电池管理系统等为主,随着进一步验 证与开发,星闪技术将覆盖智能汽车以及更多智能终端。为此,华为牵头成立了星闪联盟,联盟成员包括9家行业机构、12家汽车厂商、50余家芯 片和模组厂商、31家应用厂商、44家ICT企业和十余所高校及科研单位,合力突破行业痛点。


三、4G/5G技术


现代通讯经历了5代,每一代的速率都提高了非常多,目前车载网络还是以4G网络为主。


5G 是由一个囊括全球通信领域标准化协会与巨头公司的组织——3GPP 制定的。5G 标准不是一蹴而就,而是循序渐进的通过不断更新的方式慢慢完善,目前商用的 5G 标准是 R15,R 后面的数字是协议的版本,数字越大,说明是越新推出的协议。


5G技术演进被分为两个阶段,R15/R16/R17这三个版本称为5G演进的第一阶段,之后的R18/R19/R20的这三个版本称为5G演进的第二轮创新,也就是5G Advanced。


四、V2X技术


V2X技术就是希望车辆能够与可能影响车辆的实体实现信息交互,提高安全性、减缓交通拥堵以及提供其他信息服务。所谓车联网(V2X),意为vehicle to everything,即车对外界所有信息的交换。这里的X代表everything,在V2X概念中,我们将它看作四大部分,车与车通信(V2V)、车与路边基础设施通信(V2I)、车与人通信(V2P)以及车与运营商网络通讯(V2N)。从本质来看,V2X是种无线信息交互技术,也是一个汽车通信系统(每辆车都可作为通信网络的实体)。

同向行驶的两辆车,距离较近时,汽车会发出防追尾警告。特别是当车速过快时,传感器无法做到及时预警、视线范围外车辆紧急制动时有明显作用。

当车辆驶入十字路口时,发现前方路侧也有车辆接近路口,并且判断两车可能会在路口发生碰撞时,车载系统会分别向两车发送预警信息提醒驾驶者注意,从而避免双车碰撞。该功能在狭窄且有盲区的路口使用能起到相当重要的作用


五、DSRC技术


目前,业界普遍认为,V2X通信技术拥有DSRC和C-V2X两大阵营。


DSRC(Dedicated Short Range Communications)是一种高效的无线通信技术,可提供高速数据传输、中短距离通讯服务。


1999年,美国联邦通讯委员会(FCC)决定将5.9GHz(5.850~5.925GHz)频段分配给汽车通讯使用,并鼓励快速开发、采用DSRC技术和应用,主要为了提升公共安全和改善交通堵塞状况。在物理层和MAC等技术底层,DSRC主要使用IEEE802.11p标准,上层则采用IEEE1609系列标准。其中,802.11p将带宽从20MHz改为10MHz,输出为27Mb/s。这种方式使得符号持续时间和保护间隔时间增加了一倍,提高了信号的稳定性,使它适用于各种天气环境下的高速车辆通信。

全球的DSRC的频率并不是统一的一个频率,目前主要是美国这边的DRSC比较前面。以美国DSRC为例,10MHZ频宽为单位,将75MHZ频宽划分为7个频道,分别是172、174、176、178、180、182、184。


频道178为控制频道(CCH),剩余6个频道为服务频道SCH,172是车辆与车辆间公共安全专用服务频道,184为交叉路口公共安全专用服务频道。

2019年12月,美国FCC撤销了5.9GHz车联网技术DSRC专用频段并重新分配,FCC仁至义尽,自从1999年开始的为期二十年的DSRC独家开放期,是前所未有的优惠待遇;美国交通部花了近十亿美元测试,最终无疾而终。


2019年开始DSRC开始升级,标准从802.11p升级到802.11bd。802.11bd背后是IEEE,它可不想彻底放弃DSRC。802.11bd大约在今年底完成,最大升级就是可以在5.9GHz或60GHz频带内使用,60GHz频带内是无需授权的免费频带,老的5.9GHz是欧洲在使用,向后兼容。802.11bd采用比较新的LPDC编码,MIMO天线,60GHz波段,波束整形,Midambles,性能大增,C-V2X有的,它也有。延迟方面再进一步,能够做到低于5毫秒,有效距离超过1公里,相对速度支持到时速500公里以上。


六、C-V2X技术


C-V2X是以LTE-R14技术为基础,由3GPP定义的基于蜂窝网络的V2X技术,故也称LTE-V。主要有集中式(LTE-V-Cell)和分布式(LTE-V-Direct)两种。集中式需要基站的支撑,定义了车与路测通信单元以及基站之间的通信模式;分布式无需基站作为支撑,定义了车与车之间的通信方式。


相比DSRC技术,C-V2X解决了离路覆盖、盈利模式、容量及安全方面的问题,它的频谱带宽分配灵活,并具有高可靠、覆盖广、支持大带宽、低时延等特点。但是,由于C-V2X技术起步较晚,所以标准、技术成熟度都还需要逐步提升与完善。


从本质来看,C-V2X包含基于LTE及未来5G的V2X系统,是DSRC技术的扩展。这项技术最大的优点是,可以直接利用蜂窝网络,以及现有的基站和频段,组网成本明显降低,适应于更复杂的安全应用场景。


Rel-14没什么价值,只能做V2V,也就是只有PC5直接通讯,Rel-15才略有价值,具备接入网络的能力。在80公里时速的车辆上,4G的典型延迟是165毫秒-300毫秒,做有关安全的V2X功能显然不能胜任,所以要和安全相关必须上5G,要做自动驾驶,那最好是可靠性比较高的Rel-18或Rel-19。

2022年6月10日,在匈牙利布达佩斯召开的3GPP RAN第96次会议圆满结束。在此次会议上,5G Rel-17标准宣布冻结,全球5G商用迈向新阶段。不过Rel-17基本与V2X没什么关系,Rel-17主要是优化资源分配、节电及支持全新频段,主要是降低功耗,节约能源。V2X要大幅度升级要等到2023年的Rel-18。

Rel-18的Sidelink Relay对V2X提升比较明显。


Rel-18主要封包如下,截止于2021年12月,其中RP-213678和RP-213585对智能驾驶比较有用,可以减少组网密度,降低组网成本。

这些都是芯片组,不是单一芯片,包含了射频子系统和Modem。最独特的是CRATON2,它还能对应DSRC标准。SA2150P还包括了AP,是一套完整的平台。高通在2022CES展上也未展示SA525M,这是目前唯一对应Rel-16标准的芯片,目前最先进的芯片,应该在去年年底才量产。

高通目前有三套平台,一套以MDM 9150芯片组为核心,主要针对R14标准,以非网络的直接连接应用为主。第二套以MDM9250芯片组为核心,主要针对R15标准,以网络连接,提高交通效率应用为主。奔驰与宝马的下一代TCU已确定使用MDM9250。


第三套以SA2150P芯片组为核心,主要针对R16标准,从4G推进到5G NR领域,移远通信已经有基于SA2150P的产品。和前两代不同,SA2150P是应用处理器,专为V2X应用开发的处理器。此外高通还有针对5G的SA415/SA515M平台可选外挂V2X功能,SA151M核心就是骁龙X50 Modem,高通骁龙X50是单模的5G基带芯片,需要与4G LTE基带搭配使用,且骁龙X50设计之初就是为了28GHz频段上运行


C-V2X案例


假设有两辆智能驾驶汽车A和B,两车分别具备自动驾驶高性能计算平台HPC。该平台连接自动驾驶的各个节点,包括转发OBU设备发来的数据的V2X节点。


V2X设备OBU。智能驾驶道路路侧安装有: 路测单元RS(主要用来发送交通灯、交通标志和道路上障碍物的数据给车身上的OBU)。其中,路测单元RSU 和 V2X设备OBU也是通过无线电波进行通信。那么着多辆主要是通过何种方式进行车车通信和车路通信呢?

 


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

相关文章

    工业生产的效率和安全性。 物联网成为无线通信的重要应用领域 物联网是指通过信息传感设备采集物理世界的各种信息,并利用互联网实现物与物、人与物的智能互联。随着无线通信技术的发展,物联网的应用......
    移动通信的纠错性能得到了大幅提升。 除了上述技术外,5G移动通信还采用了许多其他先进的技术,如网络切片技术、边缘计算技术、小基站技术、设备直接通信技术等。这些技术的应用,使得5G移动通信......
    已取得显著进步,但仍面临一些挑战,如通信延迟、信息安全以及高昂的部署成本等。未来,随着5G、6G等新一代通信技术的发展,这些问题有望得到解决。同时,随着人工智能和大数据技术的应用,智能......
    化的服务。我国在物联网技术方面也取得了一系列进展,如智能家居、智能农业等领域的应用。云计算和大数据技术是当前通信技术的重要应用方向之一。通过云计算和大数据技术,可以实现数据的高效处理、分析和利用,为各......
    据传输和决策都放在一个网络里面来做,就可以真正实现AI+智慧健康技术的发展。”曾毅表示,BLE第三个可扩展的应用是智能网络。 6G网络......
    论坛,ICCC等学术会议阐述零功耗通信技术设想,为通信行业生态贡献力量。在2021年9月落幕的IMT-2030 “6G愿景展望”研讨会上,OPPO发起并组织零功耗通信主题论坛,邀请校企组织共同探讨零功耗通信的应用......
    的延迟和更大的连接密度,能够支持更多的设备和更广泛的应用场景。5G通信技术将采用毫米波频段和大规模天线阵列等技术,以满足未来移动通信的需求。 光纤通信技术:光纤通信采用光纤传输数据,具有高速、高带宽、低损......
    在任何频段支持私有和公共5G网络上的各种用例。在共同进行了大量理论分析和实验室验证后,爱立信和中国移动携手在3GPP等国际标准化组织中引领推动了该技术的标准化。时间关键型通信是5G最重要的应用之一,将在......
    无线最新推出的远程跳频扩频 SUB-GHz 和 2.4GHz 二合一通信模块——LoRa1121,正是基于这一技术的创新产品。LoRa1121模块及其特点:01 超低功耗设计LoRa1121模块特别适用于能源受限的应用......
    车联万物C-V2X与背后的连接组件;车联网通信是汽车设计领域的一个大市场,随着通信技术的不断升级,汽车联网市场正在加速增长通信技术正在随着需求的提升同步拓展新的通信服务,在高速通信的前沿,车联网技术需要与之匹配的连接技术来支持车辆与万物之间的通信......

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>