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汽车上那些无线通信相关的技术 LTE、5G、WiFi、C-V2X等

2021-10-25    新能源汽车百年
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中国为什么要把新能源汽车列为国家战略,很大一个原因是因为在传统车领域我们已经无法超越国外车企,毕竟国外车企已经发展了100多年,而我们的汽车工业起步很晚。汽车这个东西不是砸钱就能砸出来的,它需要时间的积累。而在新能源汽车领域,我们跟国外车企在同一起跑线,很有可能弯道超车!

汽车产业正在发生巨大的变革,我们身处其中,深感荣幸,错过新能源汽车行业,将错过一个时代!

未来的汽车绝不仅仅是一个代步工具,更是一个移动的数字空间、第二起居室。这就要求汽车要有与外界通信的能力!

今天,给大家分享一些汽车上的无线通信技术(LTE、WiFi、BT、NFC、ETC、5G、C-V2X),看看他们在汽车上都有什么用途?

首先要普及一个概念,什么是无线通信?是指仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式。

无线通信的实现方式有很多种,如:无线电、广播、蜂窝式网络(1G、2G、3G、4G、5G)、短距离点对点通讯(遥控、DSRC…)、无线感测网络(ZigBee、Bluetooth…)、无线局域网(WLAN、WiFi)等。

LTE

LTE(Long Term Evolution)中文名叫通用移动通信技术的长期演进,名字有点长,简单来说就是3G与4G技术之间的过渡,是蜂窝式网络中的一种。该技术主要有TDD(Time DiVision Duplexing,时分双工系统)和FDD(Frequency DiVision Duplexing,频分双双工)两种主流制式,FDD-LTE在国际中应用广泛,而我国比较常见的是TD-LTE。

LTE技术在汽车上主要用于TBOX(车载终端),这也是汽车上唯一一个能远距离通信的零部件(基本上无距离限制,手机能打电话的地方,它都能够通信),正是它的存在,汽车上才有了紧急呼叫、远程语音播报、远程启动空调等功能。你可以把TBOX理解为一个手机,它内部有通讯模组(3G、4G、5G),有一张SIM卡。

因此,LTE是一切远距离通信的基础。

WiFi

WiFi谁都听过,你随便问一个跳广场舞的大妈,她都知道。但实际上,我们可以了解的稍微深入一点,不能太肤浅。

WiFi英文全称是Wireless Fidelity,属于无线局域网的范畴。以前通过网线连接电脑,现在则是一个无线路由器,这个路由器会发出无线电波,它覆盖到的有效范围内,电脑/手机都可以上网。

WiFi的覆盖范围大概是100米,这个在局域网里还算比较广的。它的传输速度也非常快,可以达到54Mbps。此外,它不需要布线,这个很适合移动办公。

在汽车领域,一般车机和TBOX这两个零部件会带WiFi模块,便于车上的乘客用手机连接WiFi上网。但实际上,随着手机流量越来越便宜,车主或乘客也不会去使用车上的WiFi热点,自己手机流量都用不完呢。此外,有些主机厂会基于WiFi给TBOX刷写程序或传输TBOX本地日志,这对售后人员排查车辆问题会很便捷。

BT

提起BT(Bluetooth),你首先想到了蓝牙,这不完全正确。蓝牙4.0、经典蓝牙、BT、BLE是什么关系?

蓝牙4.0标准是2012年推出的,相比于3.0版本,它更省电、成本更低、3ms低延迟、具有超长有效连接距离和AES-128加密等。

蓝牙4.0实际上包含了两个标准:经典蓝牙部分(Classic Bluetooth)和低功耗蓝牙部分(Bluetooth Low Energy),这两个部分适用于不同的应用或者应用条件。BT一般指的就是经典蓝牙,而低功耗蓝牙通常被称作BLE,因此,当我们说某设备支持蓝牙4.0时,还得进一步确认设备是支持BT单模、BLE单模还是BT和BLE都支持的双模。

经典蓝牙BT又可细分为传统蓝牙和高速蓝牙模块。传统蓝牙是2004年推出的,正是智能手机爆发的一年;高速蓝牙是2009年推出,速率提高到了约24Mbps,是传统蓝牙模块的8倍。传统蓝牙有3个功率级别,Class1、Class2、Class3,分别支持100m、10m、1m的传输距离。当然,功率随距离的增大而增加,所以也不是传输距离越长越好,要看具体的使用场景。

低功耗蓝牙BLE采用非常快速的连接方式,平时处于“非连接”状态,链路两端相互之间只是知晓对方,只有在业务触发时才开启链路,然后在尽可能短的时间内关闭链路,每次最多传输20字节。

这么多蓝牙,该如何选型呢?

经典蓝牙:传声音(蓝牙耳机、蓝牙音箱)、传大量数据(把蓝牙当作一个无线串口使用)。

BLE蓝牙:耗电低、数据量小(无线鼠标、共享单车锁、心跳带等);手机和智能硬件。

汽车上带有蓝牙的两个常见零部件仍然是车机和TBOX。车机上主要用于蓝牙音乐,有些车配置较低,没有4G流量,司机无法听在线音乐,只能将手机用蓝牙连接至车机,然后通过车机播放手机上的音乐。而TBOX上的蓝牙,则可实现远程寻车或解闭门锁,通常是在地下车库,无4G网络,这个时候,手机可以通过连接TBOX的蓝牙,将指令发送给TBOX,再由TBOX发给其他车内ECU(PEPS、BCM等),进行远控。当有4G网络时,远控一般无需用蓝牙,直接走4G网络远控即可。

NFC

NFC(Near Field Communication)是一种近场通信技术,使用了该技术的设备(如手机),可以在彼此靠近的情况下进行数据交换。

这种技术实际上是由非接触式射频识别(RFID)及互连互通技术整合后演变而来,其在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能,基于移动终端实现移动支付、门禁等应用场景。

NFC的通信距离一般在10cm以内,传输速度有106Kbit/s、212Kbit/s和424Kbit/s三种。

高端一点的汽车使用NFC技术后,你可能无需带车钥匙,手机就可以当车钥匙了。用手机开车门,启动车辆将很常见。因此,那些汽车上高大上的功能,当你理解背后的原理后,它也不在那么神秘了。但类似这种功能,往往被主机厂当作营销噱头来大肆宣扬。

ETC

ETC(Electronic Toll Collection)中文名是全自动电子收费系统,在汽车上已经很普遍了,说到底,它也是近场通信技术中的一种,ETC的通信距离一般在10m左右。

ETC比较常见,本文不做过多介绍,感兴趣的可以自行查阅资料。

5G与C-V2X

5G(5th Generation Mobile Communication Technology)是第五代移动通信技术,你只要知道它相比于4G具有高速率、低时延和大连接的特点就行了。

5G技术出来快2年了,但一直没有找到好的应用场景。我们的手机之前用的是4G,换成5G后,也没啥特别的感觉,因为用4G手机看视频已经很流畅了,5G的低延时在手机领域更是无用武之地。

实际上,行业内一直有个观点,就是5G技术将在汽车领域得到大发展。我们可以利用5G网络大带宽、低时延和高可靠的特性实现远程驾驶、车辆编队等应用场景。

C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything)是基于蜂窝网络的车用无线通信技术,主要分为四大类:V2V(Vehicle to Vehicle,车与车)、V2I(Vehicle to Infrastructure,车与路边设施)、V2P(Vehicle to Pedestrian,车与人)、V2N(Vehicle to Network,车与云)。

《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用层数据交互标准》第一阶段定义的17个应用场景(前方碰撞预警、高度优先车辆让行、智能车邻近场域支付等),以及第二阶段定义的12个应用场景(感知数据共享、协作式变道、协作式车辆编队管理等)都是基于V2X技术。

在此要说明一点,V2X通信的主流技术其实有两种:DSRC(Dedicated Short Range Communication,专用短程通信)和C-V2X(基于蜂窝移动通信系统)。DSRC出现的更早,早期一直是美国推崇的,但C-V2X后来居上,它有更远的通信距离、更高的可靠性,部署成本低,兼容性高,因此在我国得到了很大推广。

5G+C-V2X目前是汽车领域话题最热、最前沿的一个方向,有很多故事可讲,后面将会出一篇专题,因此,本文不再赘述。

结语

文章的最后,有必要再强调一下本公众号(微信公众号:新能源汽车百年)的定位,即让汽车行业从业者(主机厂、供应商)能快速对某一个知识点或一个概念有一个大体的了解或普及,如果对某个方面敢兴趣,再去关注专业的公众号进行深入研究。我会陆续与专业公众号达成互相转载协议,不定时的转载一些更深入的知识给大家。目前已跟部分公众号达成了协议,后面在转载文章时会介绍这些专业公众号,感兴趣的可以关注。

截止我发这篇文章时,公众号粉丝量已达到624了,前后总共用了1周时间,感谢大家对本公众号的支持,朋友圈里汽车行业的朋友都被我骚扰过来了,感谢你们不厌其烦的转发。有些朋友平时就不爱发朋友圈,因此对于我的请求也没做出回应,我也是理解的,不能强人所难。

再重申一下为什么做这个公众号,因为首先是我自己想学习更多汽车知识,所以,我搜集资料,消化,输出,顺便通过公众号分享给大家,仅此而已。

粉丝超过500后,腾讯开通了流量主并在最底部插播了一些广告,阅读者浏览文章后点击广告,腾讯会给公众号一定报酬,但都是毛毛钱啊!!!点击一次2-3毛钱!!!

我不是冲着这个钱才去做公众号的,如果是这个目的,这个事压根没法坚持下去。有些事情,不能动不动就谈钱,谈钱就做不下去了。

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