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车联网时代 V2X和以太网将颠覆车载通信格局?

2018-09-04 15:15:53 来源:连接器世界网 作者:《国际线缆与连接》记者连杰奇

【大比特导读】 如今,随着各项相关技术的突破,由汽车、电子、信息通信、道路交通运输等行业深度融合而成的新型产业形态——车联网正离人们的生活越来越近。不过,要实现汽车与一切事物的互联网互通,就必须要有统一的标准。

  如今,随着各项相关技术的突破,由汽车、电子、信息通信、道路交通运输等行业深度融合而成的新型产业形态——车联网正离人们的生活越来越近。不过,要实现汽车与一切事物的互联网互通,就必须要有统一的标准。然而,业界对车联网通信系统相关技术标准仍存在争论。DSRC和LTE-V谁将成为移动通信最终标准?车载以太网标准将取代CAN总线?

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  车联网通信技术分类

  据华为车联网领域总经理樊玉轲介绍:“车联网主要依赖3方面的通信技术:车身有线通信、短距无线通信和远距移动通信技术。”

  他进一步介绍说,有线通信主要是车载设备通过CAN-BUS现场总线与车身区域的控制单元通信,以获取车速、胎压、油量等信息。

  而短距离无线通信主要是用于高速公路及停车自动缴费、无线设备互联使的 RFID 传感识别技术。

  远距离移动通信包括Wi-Fi、 DSRC等通信技术,后者主要使用的GPRS、3G、LTE/4G和未来的5G等移动通信技术,可实现V2X(车联万物)。

  为此,车联网要支持的有线通信方式包括CAN总线、双绞线、USB接口等,要支持的无线通信方式包括5G、GSM/GPRS、CDMA2000/WCDMA/TD-SCDMA、LTE、WiMAX、Wi-Fi、DSRC、UWB、蓝牙、IR、卫星通信等。

弯弯

  LTE-V2X与DSRC谁主沉浮?

  车联网是智能交通系统的关键,其中V2X技术可实时感知车辆周边状况进行及时预警,成为当前世界各国解决道路安全问题的一个研究热点。根据美国交通部提供的数据,V2V技术可帮助预防80%各类交通事故的发生。

  V2X技术有四个主要组成部分:车辆到车辆(V2V),车辆到基础设施(V2I)、车辆到行人(V2P)和车到互联网(V2N)。但是,目前V2X通信技术有DSRC与LTE V2X两大路线。既有人支持拥有长时间行车安全测试积累、相对成熟的DSRC,也有人力挺适用于更新应用场景、更具后发优势的LTE-V2X。

  高通技术标准高级总监李俨认为:“虽然DSRC技术开发多年,但并不等于成熟,除日本有局部部署外,到今天为止全球还没有商用的DSRC系统。反之,虽然C-V2X标准2017年6月份才全部完成,但过去一年全球测试和验证进展迅速。”

  据了解,DSRC是针对低移动场景的Wi-Fi技术,但测试性能并不稳定,技术具有局限性,比如在高速场景、高密度场景下可靠性差,时延抖动较大。主要靠欧美在推动。美国在2016年底发布V2X建议公告,计划强推DSRC技术,并给出了具体时间表:2021年,50%的新推汽车需配备DSRC,2022年是75%,2023年是100%。

  几乎同时,欧盟委员会通过“欧洲合作式智能交通系统战略”最终框架,目标是到2019年在欧盟国家道路上大规模配置合作式智能交通系统,实现汽车与汽车之间、汽车与道路设施之间的“智能通信”,而DSRC是推荐技术。

  而C-V2X技术依托于网络,通信速度更快,成本效益更高。目前,德国、法国、韩国、中国、日本和美国都已经针对C-V2X直接通信展开研究、测试工作。而且华为、爱立信、英特尔、诺基亚等也在积极推动C-V2X 芯片和设备产业化,奥迪、丰田等车企纷纷联合通信企业开展C-V2X 技术测试。

  中国方面则将力推LTE-V2X。日前,工信部印发《国家车联网产业标准体系建设指南》,并提出要在2020年基本建成国家车联网产业标准体系。同时,此次《指南》提出要着重研究LTE-V2X、5GeV2X等新一代信息通信技术。

  对此,大唐电信科技产业集团副总裁陈山枝表示:“车联网是跨行业跨领域的新方向,迫切需要一个整体的顶层设计。以此次着力推动的LTE-V2X无线通信技术为例,在标准完成之后,大唐、华为、高通等相继公布芯片开发方案路标,对整个车联网产业生态将产生积极作用。”

  在今年5月,无锡车联网(LTE-V2X)城市级示范应用区开建,标志着全球第一个城市级的车路协同平台——车联网(LTE-V2X)城市级示范应用进入全面实施阶段。

  而华为和众多政府部门也陆续达成协议,促使国家宏观层面制定了非常明确的目标:计划到2020年90%的道路应该由V2X覆盖,到2025年确保网联车的覆盖率更高。

  另外,车联网领域正在盼望5G时代的到来,为V2X通信提供强大支撑。因为5G具有高速率、超高可靠性和低时延特性,可支持3D高精度地图数据以及车辆、行驶环境数据的传输,可支持实现汽车自主性AI,可实现大规模机器间的相互通信。

  中国信息通信科技集团童国华董事长表示,5G是新一代信息技术的发展方向和战略高点,信科科技将会在5G研究成果上继续深入开展LTE-V2X车联网领域技术研究和产品开发工作。

  在中国厂商大规模投入5G的背景下,LTE-V2X将会成为中国车联网技术的主流。所以,在5G技术逐渐成熟、商业化之后,5G与V2X的融合成为另一关键。传感器数据的融合、通信平台对5G网络的适配等都是下一步测试重点。比如,在中国移动与华为针对5G网络环境下的测试中,无人驾驶车辆上安装的多个高清摄像头将240度驾驶视角的多路高清视频实时回传到远程驾驶台,现场实测达到50Mbps的上行传输速率。

网

  车载以太网取代CAN总线?

  汽车智能化、网联化,甚至自动驾驶大浪已经来临。ADAS、高品质车载娱乐影音、以及OTA远程升级、V2X、大数据、云计算等一系列技术的发展,推进了车载网络容量需求的爆发式发展,传输速度为1Mb/s,安全性有限的CAN总线,能否满足自动驾驶和车联网的需求?

  瑞萨电子(中国)有限公司应用技术中心汽车电子部副部长赵坤表示:“为了更好的适应车上总线数据越来越多以及绿色节能的需求,很多车厂已经开始使用CAN FD和CAN PN。与CAN总线相比,CAN FD在传输速率和每帧的数据量上面都有很大的提高,CAN PN则是为了降低整车功耗,避免ECU在低功耗模式下被频繁唤醒而推出的设计。”

  但Marvell汽车业务高级总监ChristopherMash认为:“迄今为止,车联网使用了多种不同的技术,例如 CAN、Flexray 和 MOST,这些网络需要借助网关设备。随着以太网的出现,行业发展趋势转向整车部署同构IP网络。”

  伴随着车辆网联化、智能化的推进,一直被汽车行业拒之门外的以太网不会放过这次绝佳的契机。据预测,到2020年,全球将部署4亿个车载以太网端口,到2022年,车载以太网端口将超过所有其他以太网端口总和。另到2020年,对于低端车型每辆车将有6~40个节点,而豪华车和混动/电动车型上将会有50~80个节点,将有40%的车使用车载以太网,到2025年,渗透率将增加到80%。

汽车

  由于车载电子变得日益复杂,其复杂性直接导致了对车内连线使用上的增长。车内线束已成为继发动机和底盘之外的车内第三大成本支出的部分,生产环节中布置配线的人工成本占整车的50%,同时,线束在重量上也是底盘和发动机之外占第三位的部分。车载以太网能够显著降低互连成本和电缆重量。

  车载以太网是一种连接车内电子单元的新型局域网技术,与普通民用以太网使用 4 对非屏蔽双绞线电缆不同,车载以太网在单对非屏蔽双绞线上可实现 100 Mbit/s 甚至 1 Gbit/s 的数据传输速率。

  为此,博通公司中国区汽车市场销售经理邓超表示,以太网解决方案相比其他解决方案可以降低80%成本,包括线缆和连接器成本。另外可以降低30%线缆重量。传统的100MBPS以太网是4根线,而博通的100MBPS BROADR-REACH以太网是2根线。它采用一对双绞线就能达到传统两对的带宽,并且是全双工通信。此外,它可以用非屏蔽的线,来过EMI/EMC标准。

  TE中国汽车事业部产品经理徐超表示:“百兆以太网架构已经被绝大部分整车厂所接受和应用,而下一个目标则是从百兆到千兆的升级,这才是汽车以太网真正发挥实力的战场。”

  邓超认为:“2021年以后,随着ESN这个新以太网协议推出,估计汽车会陆续去掉CAN总线,而仅有以太网通信。”

  在汽车行业快速转向基于以太网的解决方案的过程中,识别以使用满足 USCAR 和其他行业规范的连接系统,这非常关键。与此同时,连接器系统必须符合以太网电气性能标准的基线要求。

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