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手机只是5G应用的冰山一角 汽车更是杀手级应用市场

Hi5G 【原创】 作者:孙斌 2020-11-18 18:47
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  转眼间,2020年还剩下一个月多一点的时间。继2019这个5G元年度过以后,对于2020年来说,讨论的更多的往往还是5G的应用场景,毕竟,全新的技术落地后,最终还是要通过成熟落地的应用来为人们的生活带来改变。而在众多落地的应用中,汽车应用场景内的车联网与无人驾驶正是5G技术落地的绝佳选择。借助全新一代的信息和通信技术,未来的汽车,将以“云-管-边-端”为主体,实现车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台的全方位网络连接,将“人、车、路、云”等交通参与要素有机地联系在一起,提升汽车智能化水平和自动驾驶能力,构建汽车和交通服务新业态,从而提高交通效率,改善驾乘感受。促进自动驾驶技术创新和应用,还有利于构建一个智慧的汽车交通场景。

自动驾驶汽车
自动驾驶汽车

车联网的通信方式

  车际网络实现智能网联汽车之间、智能网联汽车与路基设施的通信。智能网联汽车通过蜂窝网络2G/3G/4G/5G、卫星通信等与车联网服务平台通信,传输车辆数据,接受服务平台下达指令。直连模式的车际网络通过LTE-V2X、IEEE 802.11p和射频通信(RFID)等技术与附近车辆和路基设施进行信息传递。

基于云的车联网通信技术与应用
基于云的车联网通信技术与应用

  在智能汽车内部,智能网联汽车通过Wi-Fi、蓝牙或蜂窝移动通信技术与用户的移动智能终端进行信息传递。智能网联汽车内部电子器件之间通过现场CAN总线、LIN总线等方式进行信息交互,以及Wi-Fi、RFID、蓝牙、红外线、NFC等无线通信方式。

5G对车联网和无人驾驶的推动

  随5G商用和自动驾驶技术的成熟,车联网将产生质变。通信是数据传输的基础,当前4G网络50ms左右时延远远无法满足无人驾驶的需求。无人驾驶需要低时延、高可靠、支持高移动性以及大数据容量的移动通信网络支撑:

  1、低时延:端到端时延在5ms以内;

  2、高可靠:误包率在0.001%以下,而且能在车辆发生拥塞,大量节点共享有限频谱资源时,仍能够保证传输的可靠性;

  3、支持高速移动:考虑到汽车之间的相对移动,最高相对时速可达500km/h;

  4、大数据容量:传输数据包至少能承载1600字节的信息数据。

  5G网络将催生更丰富的车联网应用场景,包括高速车内数据娱乐、超高清视频和语音通话,智能座舱,移动热点/办公室/家庭、动态数字地图更新,自动驾驶、远程驾驶、远程监控,车辆编队等。

智能网联车上的通信模组

  智能车中控、智能后视镜,智能驾驶舱还是智能语音交互模块,都需要强大的车载网络通信技术做基础支撑;T-BOX、OBD及OTA等也逐渐成为每辆汽车的标配,车载导航、车载终端对话、车车通信以及空中升级等功能的应用和配置需求近年来也正大幅增加,推动核心车载网络数据通信模块的市场需求持续增长。通信模组在车联网的应用市场主要分为前装市场和后装市场,目前前装市场比较大,但随着智能车网联生态逐渐成熟,地方法规不断明确,对现存车辆智能化升级改造和监控的需求也在上升,比如重型柴油车发动机污染物排放的远程监控,OBD监测和诊断数据上传到国家或者运营平台,OTA远程升级等,所以通信模组的后装市场潜力巨大。

互联网汽车内部的通信总线与模块
互联网汽车内部的通信总线与模块

  车载诊断接口OBD(On-Board Diagnostic)是外接设备与车内总线进行通信的入口,通过OBD接口,可以通过统一诊断服务UDS(Unified Diagnostic Services)向ECU发送读写指令;T-BOX作为车内与外界进行信息交换的网关,可以发送远程控制指令到云端服务器,云端服务器再将车主的控制指令发送给智能网联汽车,实现对汽车的远程控制等功能,例如远程开启空调、车辆预热等;车载综合信息系统(In-Vehicle Infotainment,IVI)可以提供实时路况、导航、信息娱乐、故障检测和辅助驾驶等功能,为乘客带来新的驾乘体验。OTA(Over-The-Air)指通过云端升级技术,为具有连网功能的设备以按需、易扩展的方式获取系统升级包,并通过OTA进行云端升级,完成系统修复和优化的功能。远程升级有助于整车厂商快速修复安全漏洞和软件故障,成为车联网必备功能。ECU相当于汽车各个系统的大脑,控制着如发动机、变速箱、车灯等部件的运行,通过与车内总线相连,各ECU之间进行信息传递。

智能网联车上的通信芯片

  无论是当前快速普及应用的OTA功能、T-Box或OBD,还是当下政府和企业大力推进的宏观车联网应用,比如智能控制、V2X通讯、路况侦测、车载娱乐及辅助/自动驾驶等,这些都需要汽车在现有通信设施基础上依靠大量的蜂窝通信模组来实现。

  目前车联网V2X通信技术有DSRC与LTE-V2X两大路线:DSRC发展较早技术较成熟,缺点是路边设施投入大,技术演进不明;LTE-V2X信道宽,同步性好。在全球范围内,随着各国5G部署及商用的加速,越来越多的国际主流汽车OEM们也都逐渐从传统DSRC方案倾向LTE-V2X,尤其是中国这一全球最大的汽车市场,政府已决定强制C-ITS和相关安全服务使用LTE-V2X。国产导航芯片已掌握核心技术自主知识产权,部分产品通过车规级可靠性认证,兼容多模导航系统。高通成为车联网通信芯片技术的龙头。中国的紫光展锐、华为、大唐等企业通过参与LTE-V2X标准制定积极布局汽车通信芯片。

手机只是5G应用的冰山一角 汽车更是杀手级应用市场

  国际标准组织3GPP宣布R16标准冻结,标志5G第一个演进版本标准完成,这也是第一个5G-V2X标准(NR V2X标准),NR-V2X是从LTE-V2X到5G V2X的平滑演进。3GPP早在R14版本就引入了LTE V2X,随后在R15对LTE V2X进行了功能增强。进入5G时代,3GPP R16版本通过5G NR更低的时延、更高的可靠性、更高的容量来提供更高级的V2X服务。强大的3GPP生态系统和连续完善的蜂窝网络覆盖使R16版本的NR V2X与LTE V2X互补和互通,NR-V2X可以直接利用现有蜂窝网基础设施,从而大幅降低未来自动驾驶和车联网部署成本,让汽车更加智能安全。R16定义支持25个V2X高级用例,其中主要包括四大领域:

  1、车辆组队行驶,其中领头的车辆向队列中的其他车辆共享信息,从而允许车队保持较小的车距行驶;

  2、通过扩展的传感器的协作通信,车辆、行人、基础设施单元和V2X应用服务器之间可交换传感器数据和实时视频,从而增强UE对周围环境的感知;

  3、通过交换传感器数据和驾驶意图来实现自动驾驶或半自动驾驶;

  4、支持远程驾驶,可帮助处于危险环境中的车辆进行远程驾驶。

写在最后

  总而言之,未来的汽车市场中,将成为5G芯片竞争的主要领域之一。车联网和无人驾驶硬件产业链前景巨大,上游主要涉及传感器、雷达、通信芯片、计算平台、通信模组以及各类基础设施智能硬件厂商;中游主要包括车辆控制、系统集成集成商、TSP厂商、智能座舱解决方案提供商;下游主要是智能汽车制造厂商、智慧公路、测试验证以及运营与服务环节,电信运营商,内容服务提供商等。

手机只是5G应用的冰山一角 汽车更是杀手级应用市场

  总之,随着消费类电子企业和半导体芯片公司向汽车电子产业的快速渗透,高端车型的智能化功能正加速向中低端车型转化,与之而来的是汽车电子占整车成本的比例逐渐上升,汽车芯片已经成为了芯片厂商逐鹿的重要赛道。

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