汽車行業(yè)正在發(fā)生巨大的變化，連接性在使當(dāng)今的汽車更安全、更舒適并配備新功能方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，車輛需要支持多種無線技術(shù)——本文討論了如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

車到云

車輛正在從以硬件為中心轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖x的平臺，這些平臺在其生命周期中不斷發(fā)展，具有新功能并提高了安全性和效率。與此同時(shí)，最終用戶對更好的車載體驗(yàn)的需求正在導(dǎo)致采用更多的信息娛樂功能。

聯(lián)網(wǎng)車輛的數(shù)量正在快速增長（圖 1）。這越來越將車到云連接置于車輛設(shè)計(jì)的最前沿：當(dāng)今的汽車需要高速、強(qiáng)大的 Wi-Fi 和蜂窩連接到云。

圖1：全球聯(lián)網(wǎng)汽車出貨量（來源：ABI Research）

圖 2 顯示了一些用例。雖然許多應(yīng)用程序以前專注于信息共享，例如基于位置的服務(wù)，但在更高級的分析和機(jī)器學(xué)習(xí)方面的活動越來越多，這些活動將利用車輛傳感器生成的大量數(shù)據(jù)——自動駕駛可能會增加到每小時(shí) 4 TB汽車。

圖 2：聯(lián)網(wǎng)車輛用例（來源：NXP）

為了實(shí)現(xiàn)這些用例，OEM 越來越多地采用面向服務(wù)的網(wǎng)關(guān)，這些網(wǎng)關(guān)支持安全的全車 OTA 更新，超出了典型汽車微控制器 (MCU) 的能力。例如，恩智浦的汽車級 S32G 處理器具有快速部署新用例和支持可升級車輛的性能和網(wǎng)絡(luò)功能。

連接要求

OTA 更新通常通過 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，以確保有效覆蓋并避免蜂窩數(shù)據(jù)消耗（以及成本）的增加。這需要一個安全、高性能的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)（例如新的 Wi-Fi 6 標(biāo)準(zhǔn)）。

傳統(tǒng)的分散式車輛架構(gòu)方法，其中添加新的 ECU 以支持具有自己的處理和連接性的每個新功能，由于其復(fù)雜性而無法擴(kuò)展。相反，汽車架構(gòu)正在從基于平面硬件的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向域和區(qū)域計(jì)算架構(gòu)。

在基于域的架構(gòu)中，車輛的邏輯或軟件系統(tǒng)分為五個主要的不同功能區(qū)域，例如連接性、信息娛樂、ADAS、動力總成、車身和舒適性。車輛的物理結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)向區(qū)域拓?fù)涞玫胶喕?，其中處理集中在車輛的區(qū)域內(nèi)，例如左前、右前、左后和右后，并帶有中央車載計(jì)算機(jī)。

關(guān)鍵是連接域控制器。它負(fù)責(zé)無線電接收、蜂窩連接、DSRC V2X 通信和安全汽車訪問，以及包括藍(lán)牙、Wi-Fi、GNSS 和 NFC 在內(nèi)的消費(fèi)者連接。

另一個重要領(lǐng)域是安全性：隨著車輛變得更加自主，確保它們不會被滲透變得越來越重要。新的域架構(gòu)意味著 OTA 更新被安全下載到連接域控制器，在那里它們被授權(quán)并發(fā)送到面向車輛網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的網(wǎng)關(guān)。在這里，它們被進(jìn)一步驗(yàn)證并安全地分布在整個車輛中。

車內(nèi)體驗(yàn)

車內(nèi)體驗(yàn)正成為汽車制造商日益重要的差異化因素。通過 Wi-Fi 6 和藍(lán)牙 5.2 增強(qiáng)無線連接對于實(shí)現(xiàn)改進(jìn)至關(guān)重要。

例如，Wi-Fi 6 的高吞吐量和高效網(wǎng)絡(luò)可在多個顯示器上實(shí)現(xiàn)更好的超高清視頻流性能，并支持停車和安全攝像頭（參見圖 3）。從長遠(yuǎn)來看，Wi-Fi 還可以用作不同 ECU 之間的無線鏈接，通過更換電纜來節(jié)省成本、重量和空間。

圖 3：不斷發(fā)展的 Wi-Fi 信息娛樂帶寬要求

藍(lán)牙的作用將擴(kuò)大到支持新的應(yīng)用，例如連接用于車內(nèi)游戲的控制器、連接到智能手機(jī)以進(jìn)行照明和加熱控制，以及使用可穿戴設(shè)備監(jiān)測駕駛員以檢測疲勞。

新的藍(lán)牙增強(qiáng)功能將改善車內(nèi)體驗(yàn)。例如，藍(lán)牙 5.2 中包含的 LE 音頻可在較低數(shù)據(jù)速率下提高音頻質(zhì)量。LE Audio 還引入了廣播音頻，它允許信息娛樂系統(tǒng)等設(shè)備向可能無限數(shù)量的設(shè)備廣播音頻。

恩智浦即將推出的汽車級 Wi-Fi 和藍(lán)牙 5.2 芯片組將同時(shí)支持 Wi-Fi 6 和藍(lán)牙 5.2 LE 音頻。

更多無線技術(shù)

作為 Wi-Fi 和藍(lán)牙 IC 的補(bǔ)充，其他車載技術(shù)包括廣播無線電接收。

此外，車載 NFC 用例包括用于發(fā)動機(jī)啟動的駕駛員身份驗(yàn)證、個人設(shè)備與藍(lán)牙或 Wi-Fi 的無縫配對，以及識別駕駛員以實(shí)現(xiàn)個性化。NFC 和其他智能卡非接觸式解決方案也可用于車輛訪問，作為超寬帶 (UWB) 的備份。

對于無線遙控鑰匙，UWB 比藍(lán)牙提供更大的攻擊抵抗力，因?yàn)樗梢源_定飛行時(shí)間 (ToF)，從而更準(zhǔn)確地確定兩個設(shè)備之間的距離。當(dāng)今的數(shù)字密鑰設(shè)計(jì)通常通過藍(lán)牙處理初始喚醒和身份驗(yàn)證，以及使用 UWB 安全檢測范圍。NFC 還可用作移動設(shè)備電池電量耗盡時(shí)的備用技術(shù)。

在車牌或擋風(fēng)玻璃貼紙中嵌入 RAIN RFID 芯片組的車輛可以利用智能移動應(yīng)用，例如車輛識別和登記、道路收費(fèi)和訪問控制。

另一個關(guān)鍵的汽車功能將是車輛與其他車輛、智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施和其他道路用戶之間的車對一切 (V2X) 通信。圖 4 顯示了 V2X 的一些用例，它們需要低延遲、高可靠性和穩(wěn)定的性能。

V2X 已經(jīng)在一些地區(qū)部署，使用基于 802.11p 標(biāo)準(zhǔn)的專用短程通信 (DSRC)，越來越多的新車采用該技術(shù)。

圖 4：V2X 用例

結(jié)論

汽車無線連接不再是事后的想法。聯(lián)網(wǎng)汽車的增長將支持從預(yù)測性維護(hù)到完全可升級的軟件定義車輛的新用例。

圖 5：無線連接技術(shù)的主要汽車用例

如圖 6 所示，通過芯片組為面向服務(wù)的網(wǎng)關(guān)提供汽車處理解決方案以及為連接域控制器提供處理和連接的供應(yīng)商可以很好地實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變。

圖 6：恩智浦汽車系統(tǒng)解決方案

總之，OEM 應(yīng)通過 Wi-Fi 6、藍(lán)牙 5.2 和 UWB 等新技術(shù)確保其汽車連接的未來，以確保當(dāng)今強(qiáng)大的用戶體驗(yàn)以及支持信息娛樂、車輛到云、安全訪問和 V2X。

審核編輯 黃昊宇