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汽车行业在向联网汽车迈进时需要先进的无线技术

作者:Marvell公司Jeff James ,Avinash Ghirnikar

随着越来越多的功能和特性整合到当今的汽车,意味着汽车在燃料经济性、舒适性以及为道路使用者提供的安全水平正在实现重要的进步。传统的机械系统正在被完全电子化的产品所取代,这样可以降低生产成本和车辆的整体重量,也有助于减少其燃料消耗。通过广泛地采用高级驾驶员辅助系统(ADAS),有可能在驾驶过程中消除人为的错误,从而减少交通事故的发生。

在汽车中实现更广泛的连接将有助于汽车行业不断向自动驾驶汽车的目标迈进。尖端无线技术(由基于以太网技术的高带宽有线基础设施支持)将使车辆到车辆(V2V)和车辆到基础设施(V2I)的通信受益,而智能交通系统(ITS)服务的出现将使车辆能够传输当前速度、位置、行驶的方向等有关数据。对于V2I / V2V,该技术将能够使汽车之间、以及汽车与固定基础设施之间传输有价值的信息,因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。汽车将可以从附近的车辆接收信息,从而能够提前意识到前面道路上潜在的危险。作为北美专用短程通信(DSRC)标准一部分的基本服务消息(BSM)即是这种系统的第一个例证,通过这项服务,汽车可以与交通信号灯进行停车 – 行驶周期的信息互动,从而使ADAS能够决定是否需要减速,以便在车辆到达时信号灯刚好变绿,从而不会在接近信号灯的最后一刻紧急制动,随后再加速启动,避免浪费燃料。

目前,在各种无线通信协议中, 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,目前主要依靠处于5GHz频段的802.11ac技术,它可以实现数百Mbps的数据速率,能够支持智能手机和其他手持电子设备与车辆导航和信息娱乐系统的连接互动。此外,它还可以在汽车内部和汽车周围提供Wi-Fi热点,使汽车乘客共享蜂窝连接。除此之外,它还可用于执行固件无线更新(FOTA),这对汽车制造商非常有利。通过这种方式,新功能在开发出之后,可以直接更新到已售出车辆,而无需将汽车驶入服务站进行更新。

预计在不久的将来,802.11p将在汽车市场增长强劲。该协议和Wi-Fi相关,占用5.9GHz频段,专门用于汽车,提供V2V和V2I通信所需的超高可靠、低延迟连接。它共有7个通信信道(每个信道10MHz),其中6个是服务信道,剩余的一个信道用于任务控制。802.11p已经过了将近十年的测试,并已经准备好进入V2V和V2I通信的黄金时段。 2016年12月美国国家高速公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration)的执行规则专门规定了该技术。

除了Wi-Fi之外,蓝牙5在联网汽车的发展过程中也发挥着重要作用。蓝牙5的作用距离是前一代蓝牙4.0的四倍,同时也支持更快的数据速率。除了能够使乘客连接便携式设备以访问音乐内容,以及为驾驶员提供免提控制之外,蓝牙5还有许多其他潜在应用有待开发。由于蓝牙5具备的高性能,集成这种技术的车辆将能够与位于路边的V2I信标进行交互,可以用来应对拥堵问题、支付收费和协助迅速响应事故的紧急服务。

领先的汽车制造商、他们的一级供应商以及合作半导体供应商都认识到,联网汽车的未来将非常依赖高度集成的无线解决方案的发展,这些解决方案需要具有汽车级的坚固性,并能够以小型封装包含多种协议。正是这些促使Marvell推出了88W8987xA系列符合AEC-Q100标准的无线Combo SoC,在业界率先集成了蓝牙5,802.11ac(Wave 2)和802.11p等技术,从而为工程师提供了设计新一代全新连网汽车的所有无线技术。该系列产品包括3种外形尺寸兼容的SoC,分别是支持802.11ac和蓝牙5、支持802.11p和蓝牙5、以及支持可切换的802.11ac / 802.11p和蓝牙5等三种解决方案。根据不同的车型,可以选择不同的版本。这样经济型汽车可能只选择所需的基本功能,而豪华车型则可以具有更复杂的功能。这些SoC可以在无需对PCB进行任何更改的情况下互换,从而特定车型所具备的功能可以轻松升级。因此,该系列SoC构成了一种更加多功能化和更加经济高效的平台,可以根据未来的需求进行调整。

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88W8987xA的结构图

通过本文详述的无线技术的面市,我们距离在道路上实现完全联网汽车的目标正在越来越接近。蓝牙5所具备的更长作用距离,802.11ac所提供的更高数据速率,加之以802.11p的运行稳健性和低延迟特性,将确保汽车设计工程师拥有所需的无线技术来帮助完善他们的设计。

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