车载通信主要有哪些创新技术？

电子电气架构在2007年由德尔福(DELPHI)首先提出E/E架构的概念，具体就是在功能需求、法规和设计要求等特定约束下，把汽车里的传感器、中央处理器、电子电气分配系统、软件硬件通过技术手段整合在一起;通过这种结构，将动力总成、传动系统、信息娱乐系统等信息转化为实际的电源分配的物理布局、信号网络、数据网络、诊断、电源管理等电子电气解决方案。由分布式 ECU 向域控制/中央集中架构方向发展。 从博世对 E/E 架构定义来看， 汽车 E/E 架构的升级路径表现为分布式(模块化→集成化)、 域集中(域控制集中→跨域融合)、 中央集中式(车载电脑→车-云计算)。

即为分布式 ECU(每个功能对应一个 ECU)逐渐模块化、集成向域控制器(一般按照动力域、底盘域、车身域、信息娱乐域和 ADAS 域等)，然后部分域开始跨域融合发展(如底盘和动力域功能安全、信息安全相似)，并发展整合为中央计算平台(即一个电脑)，最后向云计算和车端计算(中央计算平台)发展。 其中车端计算主要用于车内部的实时处理，而云计算作为车端计算的补充，为智能汽车提供非实时性(如座舱部分场景可允许微秒级别的延迟)的数据交互和运算处理。

目前我们正处于从过去的分布式EE架构迈向域集中式EE架构的转变过程中，预计到2025年左右就会完成这一转变。从2025年以后，将开启跨域的融合时代，也就是转变为“中央+区域”(Central & Zonal)计算的EE架构时代。

随着整车电子电气架构朝着域集中再到中央集成的发展，为支持自动驾驶、车联网等新技术的应用，在系统的运行过程中对所涉及的大量数据的传输速率、安全性、抗干扰性等方面的要求不断提高，在此背景之下传统的CAN/LIN等车载网络通信渐渐无法满足车载主干通信网络的要求了。随之而来的是如CAN-FD、HDBase、CAN-XL、TCP、DDS、SOME/IP、5G等高带宽、低延时、多冗余、高可靠的新车载网络技术的应用。

表1 车载网络通信技术发展方向

高带宽低延时

CAN-FD(XL)、HDBase、10M-Base-T1、100MBase-T1、1000MBase-T1、2.5/5/10GBase-T1CAN-FD、UDP、TSN

高可靠车云协同

TCP、SOME/IP、TSN、DDSLTE、LTE-V2X、5G-V2X

高带宽

低延时

CAN-FD(XL)、HDBase、10M-Base-T1、100MBase-T1、1000MBase-T1、2.5/5/10GBase-T1

CAN-FD、UDP、TSN

高可靠

车云协同

TCP、SOME/IP、TSN、DDS

LTE、LTE-V2X、5G-V2X

在当前各主机厂车型的电子电气架构正处于域/域融合往中央集成发展的过程中，整车通过以太网为主干网络形成域之间的信息交互，而域内子网络由于对数据的要求略低，则仍然采用成本更低的CAN为通信网络，不过随着技术及数据要求的提高，CAN通信也正朝着CAN-FD转变。

图1 以太网为主干网络的域/中央集成电子电气架构

二、CAN/CAN-FD/CAN-XL

CAN总线属于共享式通信，其通信速率相对较低，在汽车传输数据量激增的当下，其已经渐渐无法满足使用需求。而CAN FD总线在继承了CAN总线的绝大多数特性的同时，不仅提高可带宽同时通信的速率也进一步得以提升，最高通信速率可达8MBit/s，在高带宽高传输速率之下总线负载反而得到了降低，同时CAN FD 又可很好兼容现有CAN网络，因此CAN正逐渐朝CAN-FD转变。

在以以太网为主网络的拓扑架构中，CAN-FD的通信速率虽较之传统CAN得以提升，但该提升的速率在某一环境之下仍无法满足使用要求，但若使用带宽更高的以太网，则在成本等方面又难以做到最佳，因此一种介于CAN-FD与100BASE-T1以太网之间的新技术即CAN-XL被提出。

智能汽车是当今科技领域的热门话题。相比于传统汽车，智能汽车不仅能提供更加舒适、安全、高效的驾乘体验，还能实现与其他车辆、基础设施、云端等的互联互通，从而打造一个智慧出行的生态系统。 汽车行业也因此正在经历一场前所未有的变革，这场变革被称为汽车的新四化，分别指的是：电气化、网联化、智能化、共享化。其中，网联化是新四化的基础和核心。网联化是指汽车通过各种通信技术与车内设备、车际设备、云端设备进行车联网，实现数据交换、信息共享和服务协同。

那么，车联网是如何实现的呢?车联网与无线通信所使用的射频前端芯片又是什么关系?本文就尝试对以上技术做一个梳理。

车联网中的通信技术

车联网通信技术是指在交通环境中，实现车辆内部、路侧单元、行人、云端服务之间的信息交互和协同的技术。根据连接范围的不同，在此将车联网通信技术分为三类讨论，分别是：车内互联、车际互联和车云互联。这三种互联的应用范围和特点分别是：

车云互联：用于连接车辆与云端

车际互联：用于连接车辆与周边车辆、路侧单元、行人

车内互联：用于实现车内多种多样的灵活互联

图：车联网中的部分通信技术

以下就对这三种互联技术展开介绍。

车云互联

车云互联是指将汽车和云端服务器连接起来，这样就可以实现对车辆状态、位置、行驶数据等信息的采集和传输，并提供基于云端计算和大数据分析的各种信息服务。

与云端互联之后，车辆就可以实现很多丰富的功能。比如：

车辆远程控制：通过手机可以远程控制车辆启动、开门、空调、音响等功能，可查看车辆实时状态、故障诊断等功能

互联导航：通过云端的地图数据和路况信息，可以为驾驶者提供最优的导航路线，也可以根据驾驶者的偏好和出行场景，推荐附近的停车场、加油站、餐厅等服务点

内容下载：通过连接云端服务器，可以将音乐、视频、新闻 、游戏等内容，下载到本地

车辆智能升级：通过蜂窝网络，可以实现对车辆的软件和固件的远程升级，提高车辆的性能和安全性，也可以根据车主的需求，定制个性化的功能和设置

智能交通/智能城市管理：通过将车辆连接至云端，就可以实现城市车辆的统一管理，实现更好的资源配置以及交通智能优化

与云端互联有诸多好处，也成为车联网必须实现的功能之一。目前车联网主要是通过与蜂窝网络的连接，实现与云端服务器的互联，实现数据传输。

蜂窝网络是一种利用蜂窝状的小区覆盖服务区域，实现移动通信的网络技术。由于网络覆盖的形状像蜂窝的一个个小格子，所以由此得名。英文称之为Cellular Network(细胞网络)，也是因为整个巨大的网络像由一个个小的“细胞”构成。

我们熟悉的5G手机就是典型的蜂窝技术代表，而经常提到的2G/3G/4G/5G的通信制式演进，指的也是全球的蜂窝通信技术。蜂窝网络的主要特点是：

蜂窝结构：通过将服务区域划分为多个相邻的正六边形小区，可以简化网络规划和管理，降低干扰和成本

移动性管理：通过在小区之间进行切换，可以保持移动用户与网络之间的通信连接，实现无缝漫游

频率复用：通过将同一组频率在不同的小区中重复使用，可以提高频谱利用率和系统容量

蜂窝通信所用到的基站一般只覆盖几百米或数公里，通过全球数千万个这样的基站，就可以实现整个地球上主要地区的全球通信。基站不动，手机只要连接到任何一个基站，都相当于连接到了整个世界。蜂窝通信是全球人类共同的大工程。