汽车连接的未来

2023/1/3 来源：不详

汽车行业正在发生重大变化，连接性在使当今的汽车更安全、更舒适并配备新功能方面发挥着至关重要的作用。为了实现这一目标，车辆将需要支持多种无线技术-本文将讨论如何实现这一目标。

车辆到云

车辆正在从以硬件为中心转变为软件定义的平台，这些平台在其生命周期中不断发展，具有新功能并提高安全性和效率。与此同时，最终用户对更好的车载体验的需求正在导致采用更多的信息娱乐功能。

联网车辆的数量正在快速增长（图1）。这日益将车辆到云的连接置于车辆设计的前沿：当今的汽车需要高速、强大的Wi-Fi和与云的蜂窝连接。

图1：全球联网汽车出货量（来源：ABIResearch）

图2显示了一些用例。虽然许多应用程序以前都专注于信息共享，例如基于位置的服务，但更高级的分析和机器学习活动越来越多，这些活动将利用车辆传感器生成的大量数据-对于自动驾驶汽车来说，可能会上升到每小时4TB。

图2：互联汽车用例（来源：恩智浦）

为了实现这些用例，OEM厂商越来越多地采用面向服务的网关，这些网关支持安全的、车载范围的OTA更新，这些更新超出了典型汽车微控制器（MCU）的能力。例如，恩智浦的汽车级S32G处理器具有快速部署新用例并实现可升级车辆的性能和网络功能。

连接的要求

OTA更新通常通过Wi-Fi网络进行，以确保有效覆盖并避免蜂窝数据消耗的增加（以及因此的成本）。这需要一个安全、高性能的Wi-Fi网络（例如新的Wi-Fi6标准）。

传统的分散式车辆架构方法，其中添加新的ECU以支持具有自己的处理和连接性的每个新功能，由于其复杂性而无法扩展。相反，汽车架构正在从基于硬件的扁平化设计转向域和区域计算架构。

在基于域的架构中，车辆的逻辑或软件系统分为五个主要的不同功能领域，如连接性、信息娱乐、ADAS、动力总成、车身和舒适性。车辆的物理结构通过转向区域拓扑来简化，其中处理集中在车辆的区域内，例如左前，右前，左后和右后，具有中央车辆计算机。

关键是连接域控制器。这负责无线电接收，蜂窝连接，DSRCV2X通信和安全的汽车访问，以及包括蓝牙，Wi-Fi，GNSS和NFC在内的消费者连接。

另一个重要领域是安全性：随着车辆变得更加自主，确保它们不会被渗透变得越来越安全。新的域架构意味着OTA更新被安全地下载到连接域控制器，在那里它们被授权并发送到面向车辆网络服务的网关。在这里，它们被进一步验证并安全地分布在车辆上。

车内体验

车内体验正成为汽车制造商日益重要的差异化因素。通过Wi-Fi6和蓝牙5.2增强无线连接对于实现改进至关重要。

例如，Wi-Fi6的高吞吐量和高效的网络功能可在多个显示器上实现更好的UHD视频流性能，并支持停车和安全摄像头（参见图3）。从长远来看，Wi-Fi还可以用作不同ECU之间的无线链路，通过更换布线来节省成本，重量和空间。

图3：不断发展的Wi-Fi信息娱乐带宽要求

蓝牙的作用将扩大到支持新的应用，例如连接用于车载游戏的控制器，连接到智能手机进行照明和加热控制，以及使用可穿戴设备监控驾驶员以检测疲劳。

新的蓝牙增强功能将改善车内体验。例如，蓝牙5.2中包含的LEAudio可在较低的数据速率下提高音频质量。LEAudio还引入了广播音频，它允许信息娱乐系统等设备将音频广播到可能无限数量的设备。

恩智浦即将推出的汽车级Wi-Fi和蓝牙5.2芯片组将同时支持Wi-Fi6和蓝牙5.2LEAudio。

更多的无线技术

作为Wi-Fi和蓝牙IC的补充，其他车载技术包括广播电台接收。

此外，车载NFC用例包括用于发动机启动的驾驶员身份验证，将个人设备无缝配对到蓝牙或Wi-Fi，以及识别驾驶员以进行个性化。NFC和其他非接触式智能卡解决方案也可用于车辆访问，作为超宽带（UWB）的备份。

对于无线钥匙扣，UWB提供比蓝牙更大的抗攻击能力，因为它可以确定飞行时间（ToF），从而更准确地确定两个设备之间的距离。当今的数字密钥设计通常通过蓝牙处理初始唤醒和身份验证，并使用UWB安全地检测范围。NFC还可以用作移动设备电池耗尽时的备用技术。

车牌或挡风玻璃贴纸中嵌入了RAINRFID芯片组的车辆可以利用智能移动应用，如车辆识别和登记、道路收费和门禁控制。

另一个关键的汽车功能将是车辆与其他车辆之间的车对一体（V2X）通信，智能城市基础设施和其他道路使用者之间的通信。图4显示了V2X的一些用例，这些用例需要低延迟、高可靠性和稳定的性能。

V2X已经在一些地区部署了基于.11p标准的专用短程通信（DSRC），更多的新车采用了该技术。

图4：V2X用例

结论

汽车无线连接不再是事后的想法。联网汽车的增长将实现新的用例，从预测性维护到完全可升级的软件定义车辆。

图5：按无线连接技术划分的主要汽车用例

如图6所示，通过芯片组为面向服务的网关提供汽车处理解决方案以及连接域控制器的处理和连接的供应商完全有能力实现这种转变。

图6：恩智浦汽车系统解决方案

总而言之，原始设备制造商应使用Wi-Fi6、蓝牙5.2和UWB等新技术使其汽车连接面向未来，以确保当今强大的用户体验，并支持信息娱乐、车到云、安全访问和V2X领域不断变化的需求。