汽車無線技術(shù)的創(chuàng)新

本文作者系Marvell公司連接業(yè)務(wù)部技術(shù)市場總監(jiān) Avinash Ghirnikar

雖然以往的數(shù)代汽車車型以及未來的汽車都仍然可歸類為汽車，但它們之間卻存在著巨大差異。 而且，可以肯定的是，未來這種差距注定會變得越來越大。當(dāng)今汽車設(shè)計中出現(xiàn)的高度復(fù)雜性正在允許引入大量的新功能，從而提高安全性，增加操作性能，提升整體駕駛體驗。

從傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)過渡到可以統(tǒng)稱為線控系統(tǒng)（x-by-wire）的純電子方式，可以降低車輛重量，從而提高燃油經(jīng)濟性。同樣，高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）的出現(xiàn)也為道路使用者提供了更高的安全等級。但這僅僅是一個開始，在未來的幾年中，技術(shù)進步將使汽車出現(xiàn)更大的變化。

汽車制造商的一個主要目標(biāo)是推動“互連汽車”的概念，這將使我們更接近自動駕駛的長遠目標(biāo)。借助于更廣泛的各種不同通信技術(shù)，汽車將能夠支持以前不可想象的功能和性能。

擁有高帶寬以太網(wǎng)有線骨干網(wǎng)支持的無線技術(shù)將成為互連汽車的基礎(chǔ)，通過這種無線方式，可以實現(xiàn)車對車（V2V）和車對基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）的通信。在本文中，我們將討論在未來汽車設(shè)計中預(yù)計要發(fā)揮重要作用的各種無線通信協(xié)議。

重要的無線技術(shù)

將Wi-Fi融入汽車車型正變得越來越普遍。在目前階段，Wi-Fi設(shè)計主要采用802.11ac技術(shù)，可以輕松地支持?jǐn)?shù)百Mbps的數(shù)據(jù)速率。這種無線技術(shù)能夠為智能手機等便攜式電子產(chǎn)品提供一種與車載信息娛樂和導(dǎo)航系統(tǒng)連接的方式，并可提供通過其共享蜂窩連接（從而在汽車內(nèi)部和周圍提供Wi-Fi熱點）的手段。不僅如此，人們還認識到，汽車生命周期的發(fā)展速度要比消費類電子產(chǎn)品慢得多。未來的汽車不再像以前一樣具有永久固定的功能，不能從新的技術(shù)進步中獲益，未來汽車需要具有一種升級的手段，但又不必為更新汽車功能而必須去尋求服務(wù)商的幫助。這意味著通過Wi-Fi實現(xiàn)固件無線（FOTA）更新將具有非常大的優(yōu)勢。

基于802.11ac的Wi-Fi技術(shù)與最新的藍牙無線協(xié)議得到了互相補充。藍牙5注定是互聯(lián)汽車發(fā)展進程中一個非常有價值的技術(shù)，它顯著提高了作用范圍（是藍牙4作用距離的四倍）和數(shù)據(jù)速率（相較以前的技術(shù)版本），因此，藍牙5將具有廣泛的用途。除了允許車輛乘客連接其便攜式設(shè)備，實現(xiàn)音樂共享和免提等控制功能以外，也擁有許多其他潛在的好處。藍牙5所具備的更高性能意味著車輛能夠與分布在各處的信標(biāo)實現(xiàn)互動通信，這將構(gòu)成V2I網(wǎng)絡(luò)的一部分。據(jù)此，道路收費、擁堵收費和各種有價值的信息服務(wù)將能夠得以實現(xiàn)。根據(jù)預(yù)測，通過使用V2I網(wǎng)絡(luò)，交通運行會變得更加平穩(wěn)，并且會大大減少極度擁堵情況的發(fā)生。車輛將能夠從交通信號燈處獲得關(guān)于其停止/行進的信息，這樣ADAS能夠確定是不是要進行減速以便在信號燈變綠時準(zhǔn)時到達，而不是事先沒有任何信息，在接近紅燈信號時緊急制動。這意味著車輛消耗的燃料將明顯降低。

新興的802.11p標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)確定將會在車輛上得到廣泛采用。它源于歷史悠久的802.11 Wi-Fi技術(shù)基礎(chǔ)，利用了其長期的成功采納和無處不在的現(xiàn)實效果，并經(jīng)過專門設(shè)計使其能夠應(yīng)對在汽車環(huán)境中部署所面臨的挑戰(zhàn)。802.11p位于5.9 GHz頻段，包含7個通信信道（每個10 MHz寬），其中 6個是服務(wù)信道，另外一個信道則專注于控制任務(wù)。 802.11p的目的是提供超可靠、低延遲的連接，從而能夠?qū)崿F(xiàn)V2V和V2I通信。未來，它也將在智能交通系統(tǒng)（ITS）應(yīng)用開始實施時提供支持。通過這種方式，車輛將能夠發(fā)出關(guān)于它們當(dāng)前位置、行駛的方向以及速度等數(shù)據(jù)。在V2I環(huán)境下，該技術(shù)可用于在汽車和周邊市政基礎(chǔ)設(shè)施之間傳輸數(shù)據(jù)，從而能夠?qū)煌〒矶?、事故等進行更為先進的警告，也可以幫助確定哪里有停車位。在V2V環(huán)境中，它能夠讓車輛進行彼此間的通信，以便使一個車輛在識別出潛在危險后將信息傳送給附近的其他車輛，從而使它們也意識到這些危險。

本文中討論的這些先進無線技術(shù)在實現(xiàn)我們道路上的互連汽車方面注定要起著關(guān)鍵作用。由藍牙5實現(xiàn)的作用范圍擴展，802.11ac的強大數(shù)據(jù)速率功能和802.11p確保在高可靠性、低延遲汽車環(huán)境中實現(xiàn)Wi-Fi的完全有效，都具有相當(dāng)大的吸引力。 Marvell的工程團隊多年來一直在積極參與汽車行業(yè)，且充分認識到在提升性能和穩(wěn)健性(robustness)方面所面臨的挑戰(zhàn)。為了使互聯(lián)汽車真正成為現(xiàn)實，需要非常精湛的、高度集成的解決方案，能夠把多種無線技術(shù)集成在一個緊湊型、汽車級封裝內(nèi)。Marvell最近發(fā)布的88W8987xA系列就是一個很好的例子，支持AEC-Q100的該無線SoC產(chǎn)品組合中的器件率先支持藍牙5、802.11ac Wi-Fi（Wave 2）和802.11p，為工程師提供了更高的靈活性，以滿足日益增長的車輛對無線連接的需求。

該產(chǎn)品系列包括3個引腳兼容器件：支持藍牙5的802.11ac、支持藍牙5的802.11p和支持藍牙5的可切換式802.11ac / 802.11p。因此，工程師們會擁有各種不同的選擇，使他們能夠遵循更具成本效益的原則，減少平臺上一些不必要的資源。根據(jù)汽車型號的需要可以選擇不同的版本，經(jīng)濟型車型可以選擇具有基本功能的版本，豪華車型則選擇具有更高性能的版本。這些器件能夠在不需要修改PCB的情況下進行互換，因此可以升級汽車車型所支持的功能，從而使其能夠保證未來的需求。