【導(dǎo)讀】5G網(wǎng)絡(luò)具有高速、低延遲的特性，隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展與部署，提高了車(chē)聯(lián)網(wǎng)（Vehicle-to-everything或Vehicle to X, V2X）的實(shí)用性，也加快了車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展速度。本文將為您介紹車(chē)聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，以及由Murara（村田制作所）推出的V2X模塊與用于V2X車(chē)輛追蹤應(yīng)用的PoE類(lèi)電源模塊的功能特性。
全面性的車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用改善人類(lèi)出行模式
車(chē)聯(lián)網(wǎng)（V2X）也稱為汽車(chē)互聯(lián)網(wǎng)（Connected Car），這是指在汽車(chē)上應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)，使汽車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)與外部世界的連接和通信。這種連接可以是車(chē)輛之間的通信，也可以是車(chē)輛與基礎(chǔ)設(shè)施（如交通燈、路側(cè)單元等）之間的通信，以及與其他設(shè)備和服務(wù)的通信。這些通信系統(tǒng)包括V2I（汽車(chē)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施、汽車(chē)對(duì)道路系統(tǒng)）、V2N（汽車(chē)對(duì)網(wǎng)絡(luò)）、V2V（汽車(chē)對(duì)汽車(chē)）、V2P（汽車(chē)對(duì)行人）、V2D（汽車(chē)對(duì)裝置）等，若能全面性的導(dǎo)入車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將會(huì)全面性的改善人類(lèi)的出行模式。
車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用涵蓋了許多方面，包括車(chē)輛安全、導(dǎo)航和路線優(yōu)化、娛樂(lè)和信息、故障診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)駕駛、行為分析和保險(xiǎn)定價(jià)，以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。
車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以使車(chē)輛與交通管理中心和其他車(chē)輛之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，從而提高駕駛安全。例如，車(chē)輛可以收到來(lái)自其他車(chē)輛的警示，以避免潛在的碰撞，提高車(chē)輛的安全性。此外，車(chē)聯(lián)網(wǎng)使汽車(chē)能夠與導(dǎo)航系統(tǒng)和地圖服務(wù)進(jìn)行連接，提供實(shí)時(shí)交通信息和最佳路線，幫助駕駛者避開(kāi)塞車(chē)和擁擠路段，提供導(dǎo)航和路線優(yōu)化。
車(chē)上的娛樂(lè)和信息也是當(dāng)前車(chē)輛設(shè)計(jì)的一大賣(mài)點(diǎn)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)讓乘客可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，享受娛樂(lè)和數(shù)字內(nèi)容。這些娛樂(lè)和信息內(nèi)容將包括車(chē)載媒體、流媒體音樂(lè)、社交媒體、以及其他數(shù)字應(yīng)用。
另一方面，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以協(xié)助進(jìn)行車(chē)輛的故障診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控，允許汽車(chē)實(shí)時(shí)將診斷信息傳送給車(chē)主或車(chē)廠，幫助識(shí)別和解決問(wèn)題，這有助于提高汽車(chē)的維護(hù)和服務(wù)效率。
當(dāng)然，自動(dòng)駕駛已經(jīng)是新世代汽車(chē)發(fā)展的重要方向，各大車(chē)廠莫不投入眾多心力來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛自動(dòng)駕駛功能。車(chē)聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛技術(shù)的基礎(chǔ)之一，車(chē)輛間的通信和感知能力將可使汽車(chē)能夠相互配合，形成協(xié)同工作，提供更高的駕駛自動(dòng)化水平。
車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以收集駕駛行為和車(chē)輛數(shù)據(jù)，保險(xiǎn)公司可以據(jù)此評(píng)估駕駛風(fēng)險(xiǎn)并定制更個(gè)性化的保險(xiǎn)報(bào)價(jià)，通過(guò)行為分析可以了解駕駛的開(kāi)車(chē)習(xí)慣，以協(xié)助進(jìn)行保險(xiǎn)定價(jià)，當(dāng)遇到車(chē)禍時(shí)，也可以依據(jù)所搜集到的駕駛行為數(shù)據(jù)，來(lái)判斷車(chē)禍肇事責(zé)任。
通過(guò)車(chē)聯(lián)網(wǎng)可以提高汽車(chē)的行駛效率，也可以協(xié)助監(jiān)測(cè)和管理汽車(chē)的排放，將有助于改善交通效率和減少對(duì)環(huán)境的影響。然而，車(chē)聯(lián)網(wǎng)也引發(fā)了一些安全和隱私問(wèn)題，例如黑客攻擊、數(shù)據(jù)泄露等，因此，在發(fā)展車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的同時(shí)，也需要重視安全性和隱私保護(hù)措施。
5G網(wǎng)絡(luò)特性對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展有重大影響
新興的5G技術(shù)則對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用具有重大的影響，它是實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)、更高效、更可靠的車(chē)輛連接和通信的關(guān)鍵技術(shù)。由于5G網(wǎng)絡(luò)提供了比之前通信技術(shù)更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，這意味著車(chē)輛可以更快速地接收和傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更實(shí)時(shí)的通信和反應(yīng)，這對(duì)于自動(dòng)駕駛技術(shù)和交通信息的實(shí)時(shí)更新非常重要。
另外，5G的低延遲特性將使車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳輸和接收，從而實(shí)現(xiàn)更高效的交通管理和更快速的車(chē)輛反應(yīng)，這對(duì)于自動(dòng)駕駛車(chē)輛來(lái)說(shuō)，低延遲是確保安全的關(guān)鍵因素。
5G還可提供更大的網(wǎng)絡(luò)容量，可以同時(shí)連接大量的車(chē)輛和設(shè)備，這有助于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的車(chē)輛間通信和交互。此外，5G還提供更高的可靠性，確保車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)可使車(chē)輛之間實(shí)現(xiàn)更直接的通信，車(chē)輛可以共享信息，如位置、速度、行駛路線等，從而實(shí)現(xiàn)更高效的交通協(xié)調(diào)和協(xié)作，這對(duì)于交通擁擠情況下的自動(dòng)駕駛和交通流優(yōu)化非常重要。此外，5G技術(shù)還支持車(chē)輛和交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的連接，如與交通信號(hào)燈、道路監(jiān)控系統(tǒng)的通信，從而實(shí)現(xiàn)更智能化的交通管理和路線優(yōu)化。
5G還提供了更高效的數(shù)據(jù)傳輸和處理能力，使車(chē)輛能夠更好地收集和分析大量的數(shù)據(jù)，這對(duì)于駕駛行為分析、故障診斷和保險(xiǎn)定價(jià)等方面具有重要意義。總體而言，5G技術(shù)的應(yīng)用將大大推進(jìn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，提供更強(qiáng)大的車(chē)輛連接和通信能力，從而實(shí)現(xiàn)更安全、更高效、更智能的交通網(wǎng)絡(luò)。
目前在車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括3GPP Release 14/15標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩V2X（C-V2X），以及專為汽車(chē)單向或雙向、短距離至中距離的無(wú)線通信頻道使用而設(shè)計(jì)的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)DSRC（Dedicated short-range communications, 專用短距離通信）。
采用Autotalks芯片組的先進(jìn)V2X解決方案
Murata推出的V2X模塊包括Type 1YL與Type 2AN，這兩款支持DSRC與C-V2X兩種標(biāo)準(zhǔn)的模塊，可以支持V2V、V2I等V2X通訊，協(xié)助檢測(cè)進(jìn)入交叉路口的車(chē)輛，防止前車(chē)發(fā)生碰撞，以及檢測(cè)盲區(qū)的車(chē)輛，可用于OBU（車(chē)載單元）與RSU（路側(cè)單元），并采用了符合AEC-Q100芯片組，支持天線設(shè)計(jì)，具備高可靠度，并是帶補(bǔ)償器的整體方案，Murata還可提供客戶豐富的場(chǎng)測(cè)經(jīng)驗(yàn)。
Murata一直與V2X通信解決方案的開(kāi)拓者Autotalks合作，推出開(kāi)創(chuàng)性的新技術(shù)，以促進(jìn)協(xié)作安全和更高水平的自動(dòng)化移動(dòng)的發(fā)展。這使得Murata能夠推出V2X無(wú)線模塊解決方案組合，通過(guò)該組合可以支持直接V2V和V2I通信。
為了實(shí)現(xiàn)最大的多功能性，Murata的V2X解決方案可以根據(jù)客戶的要求進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)打算用于無(wú)主機(jī)配置時(shí)，它將采用Murata的Type 2AN V2X模塊。在有內(nèi)置主機(jī)的情況下，則可使用Type 1YL。這兩款汽車(chē)級(jí)單元均基于Autotalks的PLUTON2和SECTON V2X芯片組。這些模塊不僅性能一流，而且非常堅(jiān)固，從而確保持續(xù)的可靠性，即使在最具挑戰(zhàn)性的操作條件下也是如此，且Murata V2X模塊能夠支持來(lái)自眾多不同供應(yīng)商的V2X軟件堆棧。
使用Autotalks芯片組的Murata V2X模塊的與眾不同之處在于，客戶可以選擇他們想要使用的DSRC或C-V2X兩種V2X通信標(biāo)準(zhǔn)中的其中一種。因此，他們可以通過(guò)簡(jiǎn)單的軟件配置，使用相同的模塊直接定址不同的地理區(qū)域（歐洲、亞洲、北美等）。這意味著系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以保持不變，從而顯著降低相關(guān)的工程成本。
Murata推出的Type 1YL是支持V2X的無(wú)線通信DSRC與C-V2X兩種通信方式的模塊，其不僅可搭載在汽車(chē)上，也可搭載在信號(hào)機(jī)等基礎(chǔ)設(shè)施上。Type 1YL搭載了Autotalks公司的SECTON IC（ATK4055C）與PLUTON2 IC（ATK3200），供給電壓為5V /3.3V，支持USB /SPI /UART接口，僅有33.0mm × 27.0mm × 3.0mm的小尺寸，可支持?40℃～105℃的大溫度范圍，支持表面貼裝（SMD），模塊封裝采用金屬外殼，搭載硬件安全模塊（eHSM），提供編帶與卷盤(pán)封裝方式。
另一款Murata的Type 2AN也是支持V2X的無(wú)線通信DSRC與C-V2X兩種通信方式的模塊。此外，Type 2AN還搭載了可運(yùn)行V2X中間件及應(yīng)用程序與選配件Secure CAN MCU的處理器。Type 2AN搭載了Autotalks公司的CRATON2 IC（ATK4245C）與PLUTON2 IC（ATK3200），以及雙核ARM Cortex A7 CPU，僅有38.5mm × 37.5mm × 8.5mm的小尺寸，可在?40℃～85℃的大溫度范圍下工作，供給電壓為5V /3.3V，具有USB /SPI /UART /CAN /Ethernet（MAC）接口，還具有板對(duì)板連接器，以及搭載硬件安全模塊（eHSM）與半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。Type 2AN模塊封裝采用金屬外殼，以淺盤(pán)封裝提供給客戶。Murata也可提供單個(gè)模塊及評(píng)估板（在PCB板上安裝了Type 1YL或Type 2AN的評(píng)估板），以加快客戶的評(píng)估速度。
智慧互聯(lián)的V2X應(yīng)用之高度集成的PoE DC-DC轉(zhuǎn)換器方案
PoE是一種可以節(jié)省電源線，只需要通過(guò)以太網(wǎng)電纜就可以給設(shè)備供電以及傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的技術(shù)。它可通過(guò)以太網(wǎng)電纜傳輸數(shù)據(jù)以及對(duì)設(shè)備進(jìn)行功率檢測(cè)和判斷，來(lái)傳輸設(shè)備所需要的電力，無(wú)需電源線即可在任何地方使用，如此一來(lái)V2X應(yīng)用設(shè)備也可以減少電源布線的麻煩，加快智慧城市的布局。目前的IEEE PoE協(xié)議共有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分別是最早的2003年發(fā)布的PoE （IEEE802.3af），其中規(guī)定PD端設(shè)備功率為13W，PSE端為15.4W；再到2009年發(fā)布的PoE+（IEEE802.3at），其PD端設(shè)備功率上升到25.5W，PSE則更新為30W；現(xiàn)如今最新的PoE++（IEEE802.3bt）發(fā)布于2018年，其對(duì)應(yīng)的PD端設(shè)備功率變更為71W，對(duì)應(yīng)的PSE端設(shè)備功率為90W。
Murata的PoE DC-DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)使用平面變壓器實(shí)現(xiàn)了小型化和薄型化，這意味著平面變壓器的初級(jí)和次級(jí)之間具有更高的電感耦合系數(shù)，因此功率損耗降低，效率也提高得更高。高電感耦合系數(shù)可降低漏感，使DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)低噪聲。
Murata的PoE DC-DC轉(zhuǎn)換器具有PoE所需的PD控制器，此外，還設(shè)計(jì)為無(wú)需外部電容器或最小化電容器即可運(yùn)行，以便客戶能夠輕松為其應(yīng)用安裝PoE系統(tǒng)。
Murata推出了用于PoE的PD和PSE隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器模塊，用于PD側(cè)的MYBSP系列有5V輸出或12V輸出，功率可達(dá)72W。此外，MYBSS系列則是用于PSE的升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，可提供54V輸出，功率為30W。
Murata的MYBSP／MYBSS系列產(chǎn)品融合了符合IEEE802.3af；IEEE802.3at；IEEE802.3bt和PoE通信標(biāo)準(zhǔn)的硬件分類(lèi)協(xié)議功能，采用平面變壓器，實(shí)現(xiàn)了小型化設(shè)計(jì)和高隔離強(qiáng)度。其符合IEEE 802.3af或IEEE 802.3at和IEEE802.3bt標(biāo)準(zhǔn)，具有占板面積小、薄型與低噪聲的優(yōu)勢(shì)，適用于-40至+85℃的工作溫度，擁有低電磁干擾的特性，支持2250Vdc輸入-輸出隔離，使用更少的外部電容器。
Murata的MYBSP／MYBSS系列不僅可節(jié)省空間與成本，還可以縮短上市時(shí)間，不僅可應(yīng)用于V2X車(chē)輛追蹤方面，還可應(yīng)用于無(wú)線接入點(diǎn)、邊緣計(jì)算系統(tǒng)、監(jiān)視攝像頭、生物特征識(shí)別、會(huì)議系統(tǒng)、LED照明、IP電話、數(shù)字標(biāo)牌等領(lǐng)域。
結(jié)語(yǔ)
5G與V2X技術(shù)的相結(jié)合，使得V2X應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)不再是紙上談兵，已經(jīng)逐步朝向具體的應(yīng)用實(shí)例發(fā)展，加快V2X應(yīng)用的落實(shí)。Murata的多功能V2X模塊產(chǎn)品組合，能夠同時(shí)支持DSRC和C-V2X無(wú)線通信技術(shù)，此外還有小型化和薄型化的PoE DC-DC轉(zhuǎn)換器，將可幫助全球汽車(chē)客戶加速V2X的商業(yè)化，Murata的工程團(tuán)隊(duì)還可以在天線設(shè)計(jì)和解決方案優(yōu)化方面為客戶提供幫助，將有助于客戶及早搶進(jìn)V2X應(yīng)用的藍(lán)海新商機(jī)。
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