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连网汽车发展之先进无线技术需求
 

【作者: Jeff James、Avinash Ghirnikar】2018年05月02日 星期三

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随着现代车辆功能及性能整合能力的逐渐增加,使得汽车的燃料经济效益、舒适性以及提供道路使用者的安全水准也迈出一大步。由於传统的机械系统逐渐被完善的电子化设备取代,不但可以降低生产成本和车辆的整体重量,也有助於遏制燃料的耗费。藉由大幅采用先进驾驶辅助系统(ADAS)技术,可以在驾驶过程中消除人为的错误,进而减少交通事故的发生。


汽车连网普及性的提升有助於汽车产业持续迈向自动驾驶发展而成为产业的通用标准,尖端的无线技术(藉由乙太网基础的高频宽有线基础设施支援)将使车辆到车辆(V2V)和车辆到基础设施(V2I)的通讯受益。


智慧交通系统(ITS)服务的出现将使车辆能够传输现行速度、位置和行进方向等相关的数据,相关的V2I / V2V技术将使汽车之间、以及汽车与固定基础设施之间能够传输有价值的讯息,进而可以事先警告交通堵塞或其他可能影响道路畅通的问题。车辆也能够从附近的其他车辆接收资讯,让他们意识到任何潜在的危险。



图1 :  智慧交通系统服务的出现将使车辆能够传输现行速度、位置和行进方向等相关的数据。(source: pymnts)
图1 : 智慧交通系统服务的出现将使车辆能够传输现行速度、位置和行进方向等相关的数据。(source: pymnts)

为北美专用短程通讯(DSRC)标准一部分的基本服务讯息(BSM)即是这种系统的第一个例证,透过这项服务,汽车可以与交通讯号灯进行停车-启动周期的讯息互动,使ADAS能够决定是否需要减速,以便在车辆到达时讯号灯刚好变绿,而不会随後在加速启动接近讯号灯时的最後一刻才紧急煞车,避免浪费燃料。


目前,在各种无线通讯协议中, Wi-Fi是一种在汽车设计中普遍使用的技术。尽管Wi-Fi协议不断发展,但在汽车领域,目前主要依靠5GHz频段的802.11ac技术,可以执行每秒数百万位元(Mbps)的数据速率,能够支援智慧手机和其他手持电子设备与车辆导航和讯息娱乐系统的连接互动。而且,它还可以在汽车内部和周围提供Wi-Fi热点,使汽车乘客共用行动装置连接。除此之外,它还可用於执行稳件无线更新(FOTA),这对汽车制造商非常有利。采用这种方式,汽车制造商在研发出新功能之後,可以透过售後服务添加到车辆,免除了需要让汽车回到服务站进行更新的麻烦。


预计在不久的将来,802.11p将在汽车市场强劲成长。该协议是Wi-Fi应用的扩展,使用5.9GHz频段,专门用於汽车设计,可提供V2V和V2I通讯所需的高可靠、低延迟连接。它共有7个通讯通道(每个通道10MHz)频宽,其中6个是服务通道,剩馀的一个通道用於任务控制。 802.11p已经过了将近十年的测试,并已经准备在第一时间就可迎接V2V和V2I通讯的来临。 而2016年12月美国国家高速公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration)的执行规章特别宣称将应用该技术。


除了Wi-Fi之外,蓝牙5在连网汽车的发展过程中也发挥着重要作用。蓝牙5的运作距离超出前一代蓝牙4.0的四倍,同时也支援更快的数据速率。除了能够使乘客连接便携式设备存取音乐内容,以及为驾驶员提供空手控制之外,蓝牙5还有许多其他潜在应用有待开发。由於蓝牙5具备的高性能,可整合此技术的车辆将能够与位於路边的2I信标进行互动,用来处理拥塞问题、支付收费以及迅速反应紧急事故的协助服务。


先进的汽车制造商、他们的一级供应商以及合作半导体供应商都认知,连网汽车的未来将非常依赖高度整合的无线解决方案的发展,这些解决方案需要具有汽车级的稳健性,并能够以小型封装包含多种协议,而这些正是促使Marvell推出符合AEC-Q100标准无线整合晶片(SoCs)的88W8987xA系列产品,并率先同时推出蓝牙5搭配802.11ac(Wave 2)及802.11p等产品,为工程师提供设计新一代全新汽车连网所需的无线技术。


该系列产品包括可相容3种外形尺寸的SoCs,分别是具备蓝牙5功能的802.11ac、802.11p以及可切换802.11ac / 802.11p功能的三种解决方案。根据不同的车型,可以选择不同的版本。如此一来,经济型汽车可以只选择所需的基本功能,而豪华车型则可选择具有更复杂的功能。这些都可以在无需更改PCB的情况下进行更换SoCs,使特定车型所具备的功能可以轻松升级。因此,该系列SoCs可建构成一种多功能且更符合经济效益的平台,可依据日後的需求来调整。



图2 :  88W8987xA系列产品符合AEC-Q100标准无线整合晶片。
图2 : 88W8987xA系列产品符合AEC-Q100标准无线整合晶片。

透过本文详述之无线技术的问世,我们正逐步迈向实现道路上完全汽车连网的目标。蓝牙5所具备的运作距离扩增以及802.11ac的更高数据传输速率,加上802.11p具备的运作稳健性和低延迟特性,可确保汽车设计工程师能拥有所需的无线技术来协助完善他们的设计。


(本文作者Jeff James、Avinash Ghirnikar任职於Marvell公司)


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