智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù) 課件 項目三（任務(wù)4、5、6、7）車載網(wǎng)絡(luò)

任務(wù)4車載網(wǎng)絡(luò)01任務(wù)4車載網(wǎng)絡(luò)02任務(wù)引入任務(wù)引入一輛奧迪A4L轎車停放幾天后，發(fā)動機無法啟動。接車后先檢查蓄電池，發(fā)現(xiàn)蓄電池虧電。仔細檢查發(fā)現(xiàn)繼電器J271的觸點燒結(jié)在一起。檢查繼電器J271的線路，當(dāng)移動發(fā)動機控制模塊時，意外發(fā)現(xiàn)發(fā)動機電子扇間歇運轉(zhuǎn)，而且轉(zhuǎn)速很慢。檢查J217繼電器也是間歇吸合。該車?yán)^電器J217吸合的條件是4號端子搭鐵。輕輕搖動該端子到發(fā)動機控制模塊的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)該導(dǎo)線間歇搭鐵。拔下發(fā)動機控制模塊插頭，去掉保護套，檢查插頭端子T94/69，發(fā)現(xiàn)該端子在裝配時有一根導(dǎo)線接觸到旁邊的CAN總線所導(dǎo)致，修復(fù)損壞的線束后故障消失。那么，為什么端子導(dǎo)線接觸CAN總線會導(dǎo)致間歇搭鐵呢？03任務(wù)目標(biāo)04能夠熟悉汽車網(wǎng)絡(luò)的概念能夠熟悉汽車網(wǎng)絡(luò)的概念2能夠理解汽車網(wǎng)絡(luò)包含哪些類型知識鏈接車載網(wǎng)絡(luò)是基于CAN、LIN、FLexRay、MOST、以太網(wǎng)等總線技術(shù)建立的標(biāo)準(zhǔn)化整車網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)車內(nèi)各電器、電子單元間的狀態(tài)信息和控制信號在車內(nèi)網(wǎng)上的傳輸，使車輛具有狀態(tài)感知、故障診斷和管理控制等功能。而CAN和LIN車載網(wǎng)絡(luò)在汽車中的應(yīng)用最為頻繁，MOST和FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)大多應(yīng)用于高端汽車中,根據(jù)傳輸類型之間存在的差異，可以將車載總線分為CAN，LIN，F(xiàn)lexRay以及MOST四種。下面表格展示了這幾種汽車常見網(wǎng)絡(luò)的基本情況。圖3-4-1常見車載網(wǎng)絡(luò)的對比美國汽車工程師學(xué)會（SAE）提出將車載網(wǎng)絡(luò)劃分為5種類型，分別為A類低速網(wǎng)絡(luò)、B類中速網(wǎng)絡(luò)、C類高速網(wǎng)絡(luò)、D類多媒體網(wǎng)絡(luò)和E類安全應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。不同類型的車載網(wǎng)絡(luò)，需要通過網(wǎng)管進行信號的解析交換，是不同的網(wǎng)絡(luò)類型能夠相互協(xié)調(diào)，保證車輛各系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。知識鏈接①A類低速網(wǎng)絡(luò)。A類低速網(wǎng)絡(luò)傳輸速率一般小于20kbit/s，有多種通信協(xié)議，該類網(wǎng)絡(luò)的主要協(xié)議是LIN（局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）。LIN是用于連接智能傳感器、執(zhí)行器的低成本串行通信網(wǎng)絡(luò)。LIN采用SCI、UART等通用硬件接口，配以相應(yīng)的驅(qū)動程序，成本低廉，配置靈活，適應(yīng)面較廣，主要用于電動門窗、電動座椅、車內(nèi)照明系統(tǒng)和車外照明系統(tǒng)等。②B類中速網(wǎng)絡(luò)。B類中速網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為10k-125kbit/s，對實時性要求不太高，主要面向獨立模塊之間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)。目前該網(wǎng)絡(luò)的主流協(xié)議是低速CAN（控制器局域網(wǎng)絡(luò)），主要用于故障診斷、空調(diào)、儀表顯示等。知識鏈接③C類高速網(wǎng)絡(luò)。C類高速網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為125k-1000kbit/s，對實時性要求高，主要面向高速、實施閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)。這類網(wǎng)絡(luò)的主流協(xié)議是高速CAN、FlexRay等協(xié)議，主要用于牽引力控制、發(fā)動機控制、ABS、ASR、ESP、懸架控制等。④D類多媒體網(wǎng)絡(luò)。D類多媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為250M-150Mbit/s,該網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要有MOST、以太網(wǎng)、藍牙、ZigBee技術(shù)等，主要用于要求傳輸效率較高的多媒體系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等。⑤E類安全網(wǎng)絡(luò)。E類安全網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為10Mbit/s，主流協(xié)議是Biteflight，主要面向氣囊等面向乘員的被動安全系統(tǒng)汽車安全系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。CAN總線CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（ControllerAreaNetwork）的簡稱，是德國博世公司在1985年時為了解決汽車上眾多測試儀器與控制單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，而開發(fā)的一種支持分布式控制的串行數(shù)據(jù)通信總線。目前，CAN總線已經(jīng)是國際上應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)總線之一，它的數(shù)據(jù)信息傳輸速率最大為1Mbit/s，屬于中速網(wǎng)絡(luò)，通信距離（無須中繼）最遠可達10km。CAN總線采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，如下圖所示。CAN總線圖3-4-2雙絞線傳輸介質(zhì)媒體訪問方式為位仲裁，是一種多主總線。CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中每塊ECU的內(nèi)部包含一個CAN控制器，一個CAN收發(fā)器，每塊ECU的外部連接兩條CAN數(shù)據(jù)總線(CAN-H,CAN-L)。圖3-4-3CAN總線結(jié)構(gòu)CAN總線的特點：CAN總線(1)多主控制：在總線空閑時，所有單元都可開始發(fā)送消息；最先訪問總線的單元可獲得發(fā)送權(quán)；多個單元同時開始發(fā)送時，發(fā)送高優(yōu)先級ID(標(biāo)識符)消息的單元可獲得發(fā)送權(quán)。(2)消息的發(fā)送：在CAN協(xié)議中，所有的消息都以固定的格式發(fā)送；總線空閑時，所有與總線相連的單元都可以開始發(fā)送新消息；兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，對各消息ID的每個位進行逐個仲裁比較；仲裁獲勝（被判定為優(yōu)先級最高）的單元可繼續(xù)發(fā)送消息，仲裁失利的單元則立刻停止發(fā)送而進行接收工作。(3)系統(tǒng)的柔軟性：與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息；因此在總線上增加單元時，連接在總線上的其他單元的軟硬件及應(yīng)用層都不需要改變。CAN總線(4)高速度和遠距離：當(dāng)通信距離小于40m時，CAN總線的傳輸速率可以達到1Mbit/s；通信速度與其通信距離成反比，當(dāng)其通信距離達到10km時，其傳輸速率仍可以達到約5kbit/s。(5)遠程數(shù)據(jù)請求：可通過發(fā)送“遙控幀”請求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù)(6)錯誤處理：錯誤檢測功能、錯誤通知功能、錯誤恢復(fù)功能(7)故障封閉：CAN總線可以判斷出錯誤的類型是總線上暫時的數(shù)據(jù)錯誤（如外部噪聲等）還是持續(xù)的數(shù)據(jù)錯誤（如單元內(nèi)部故障、驅(qū)動器故障、斷線等）；當(dāng)總線上發(fā)生持續(xù)的數(shù)據(jù)錯誤時，可將引起此故障的單元從總線上隔離出去.LIN總線LIN是局部連接網(wǎng)絡(luò)（LocalInterconnectNetwork）的簡稱，也被稱為局域網(wǎng)子系統(tǒng)，是專門為汽車開發(fā)的一種低成本串行通信網(wǎng)絡(luò)，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率不大于20kbit/s，屬于低速網(wǎng)絡(luò)，媒體訪問方式為單主多從，是一種輔助總線，輔助CAN總線工作；使用LIN總線可大大降低成本。LIN總線圖3-4-4LIN總線LIN總線的特點：(1)LIN總線的通信是基于SCI數(shù)據(jù)格式，媒體訪問采用單主節(jié)點、多從節(jié)點的方式，數(shù)據(jù)優(yōu)先級由主節(jié)點決定，靈活性好；(2)一條LIN總線最多可以連接16個節(jié)點，共有64個標(biāo)識符；(3)LIN總線采用低成本的單線連接，傳輸速率最高可達20kbit/s；(4)不需要進行仲裁，同時在從節(jié)點中無須石英或陶瓷振蕩器，只采用片內(nèi)振蕩器就可以實現(xiàn)自同步，從而降低硬件成本；(5)幾乎所有的MCU（微控制單元）均具備LIN所需硬件，且實現(xiàn)費用較低；(6)網(wǎng)絡(luò)通信具有可預(yù)期性，信號傳播時間可預(yù)先計算；LIN總線(7)通過主機節(jié)點可將LIN與上層網(wǎng)絡(luò)（CAN）相連接，實現(xiàn)LIN的子總線輔助通信功能，從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高網(wǎng)絡(luò)效率和可靠性；(8)LIN網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于車窗、門鎖、開關(guān)面板、后視鏡等。FlexRay總線FlexRay是一種用于汽車的高速可確定性的、具備故障容錯的總線系統(tǒng)。汽車中的控制器件、傳感器和執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)交換主要是通過CAN網(wǎng)絡(luò)進行的。然而新的線控技術(shù)（X-by-wire）系統(tǒng)設(shè)計思想的出現(xiàn)，導(dǎo)致車輛系統(tǒng)對信息傳送速度尤其是故障容錯與時間確定性的需求不斷增加；FlexRay通過在確定的時間槽中傳送信息，以及在兩個通道上的故障容錯和冗余信息的傳送，可以滿足這些新增加的要求，如下圖所示。FlexRay總線圖3-4-5FlexRay總線FlexRay總線的特點:(1)數(shù)據(jù)傳輸速率高：最大傳輸速率可達到10Mbit/s，雙通道總數(shù)據(jù)傳輸速率可達到20Mbit/s，因此，應(yīng)用在車載網(wǎng)絡(luò)上，F(xiàn)lexRay的網(wǎng)絡(luò)帶寬可以是CAN網(wǎng)絡(luò)的20倍。(2)可靠性好：具有冗余數(shù)據(jù)傳輸能力的總線系統(tǒng)使用兩個相互獨立的信道，每個信道都由一組雙線導(dǎo)線組成；一個信道失靈時，該信道應(yīng)傳輸?shù)男畔⒖稍诹硪粭l沒有發(fā)生故障的信道上傳輸；此外，總線監(jiān)護器的存在進一步提高了通信的可靠性。(3)確定性：確定性數(shù)據(jù)傳輸用于確保時間觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的每條信息都能實現(xiàn)實時傳輸。FlexRay總線(4)靈活性：靈活性是FlexRay總線的突出特點，體現(xiàn)在以下方面：支持多種方式的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，點對點連接、串級連接、主動星形連接、混合型連接等；信息長度可配置，可根據(jù)實際控制應(yīng)用需求，為其設(shè)定相應(yīng)的數(shù)據(jù)載荷長度；雙通道拓撲既可用于增加帶寬，也可用于傳輸冗余的信息；周期內(nèi)靜態(tài)、動態(tài)信息傳輸部分的時間都可隨具體應(yīng)用而改變。FlexRay總線的應(yīng)用:(1)替代CAN總線：數(shù)據(jù)傳輸速率要求超過CAN的應(yīng)用，F(xiàn)lexRay替代多條CAN總線。(2)用做“數(shù)據(jù)主干網(wǎng)”：數(shù)據(jù)傳輸速率高，且支持多種拓撲結(jié)構(gòu)，非常適合于車輛主干網(wǎng)絡(luò)，連接多個獨立網(wǎng)絡(luò)。FlexRay總線(3)用于分布式測控系統(tǒng)：分布式測控系統(tǒng)用戶要求確切知道消息到達時間，且消息周期偏差非常小，如動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)的一體化控制中。(4)用于高安全性要求的系統(tǒng)：FlexRay本身不能確保系統(tǒng)安全，但它具備大量功能以支持面向安全的系統(tǒng)設(shè)計。MOST總線網(wǎng)絡(luò)概述MOST總線是作為寶馬公司、戴姆勒克萊斯勒公司、哈曼貝克公司（音響系統(tǒng)制造商）和奧塞斯-西利康系統(tǒng)公司之間參與建立的一個自主的實體MOST公司,由它控制總線的定義工作。MOST總線專門用于滿足要求嚴(yán)格的車載環(huán)境。這種新的基于光纖的網(wǎng)絡(luò)能夠支持24.8Mbps的數(shù)據(jù)速率，與以前的銅纜相比具有減輕重量和減小電磁干擾(EMI)的優(yōu)勢。MOST總線網(wǎng)絡(luò)概述圖3-4-6MOST總線MOST總線網(wǎng)絡(luò)概述MOST總線網(wǎng)絡(luò)的特點:（2）無論是否有主控計算機都可以工作在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（4）支持?jǐn)?shù)據(jù)的同步和異步傳輸在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（6）支持多種網(wǎng)絡(luò)連接方式，提供MOST設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（8）光纖網(wǎng)絡(luò)不會受到電磁輻射干擾與搭鐵環(huán)的影響四種常用總線網(wǎng)絡(luò)傳輸速率與成本的比較，如下圖所示。（1）保證低成本條件下，最高可以達到147.5Mbit/s的速率在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（3）支持聲音和壓縮圖像的實時處理在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（5）發(fā)送/接收器嵌有虛擬網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（7）通過采用MOST，可以減輕線束的質(zhì)量在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容MOST總線網(wǎng)絡(luò)概述MOST總線網(wǎng)絡(luò)的特點:圖3-4-7四種常用總線網(wǎng)絡(luò)對比車載以太網(wǎng)以太網(wǎng)（Ethernet）是由美國施樂（Xerox）公司創(chuàng)建，并由施樂、英特爾（Intel）和數(shù)字裝備（DEC）公司聯(lián)合開發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范，是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。車載以太網(wǎng)是一種利用有線網(wǎng)絡(luò)連接汽車內(nèi)的各種組件的物理網(wǎng)絡(luò)。它旨在滿足汽車市場的需求，包括電氣要求（EMI/RFI發(fā)射和EMC），帶寬要求，延遲要求，同步和網(wǎng)絡(luò)管理要求車載以太網(wǎng)圖3-4-8以太網(wǎng)以太網(wǎng)的特點：(1)數(shù)據(jù)傳輸速率高：最大傳輸速率能達到10Gbit/s，并且還在提高，比任何一種現(xiàn)場總線都快。(2)應(yīng)用廣泛：以太網(wǎng)是一種標(biāo)準(zhǔn)的開放式網(wǎng)絡(luò)，不同廠商的設(shè)備很容易互聯(lián)。(3)容易與信息網(wǎng)絡(luò)集成，有利于資源共享：由于具有相同的通信協(xié)議，以太網(wǎng)能實現(xiàn)與Internet的無縫連接，方便車輛網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)的通信。(4)支持多種物理介質(zhì)和拓撲結(jié)構(gòu)：以太網(wǎng)支持多種傳輸介質(zhì)，包括同軸電纜、雙絞線、光纜、無線等，使用戶可根據(jù)帶寬、距離、價格等因素作多種選擇。車載以太網(wǎng)(5)軟硬件資源豐富：大量的軟件資源和設(shè)計經(jīng)驗可以顯著降低系統(tǒng)的開發(fā)成本，加快系統(tǒng)的開發(fā)和推廣速度。(6)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ螅很囕d網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，可以避免其發(fā)展游離于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展主流之外，從而使車載網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)互相促進，共同發(fā)展。車載以太網(wǎng)任務(wù)5近距離通信技術(shù)任務(wù)引入前幾年的車鑰匙又大又笨重，掛在褲腰帶上左搖右晃威風(fēng)八面。但這幾年車鑰匙設(shè)計得越來越精致小巧，出現(xiàn)了卡片鑰匙的發(fā)展趨勢?？ㄆ€匙顧名思義，鑰匙外觀尺寸如同名片般大小，只需貼近門把手就能解鎖車門。那么這種卡片鑰匙是采用了哪種技術(shù)呢？任務(wù)目標(biāo)1能夠熟悉無線通信技術(shù)的概念2能夠熟悉近距離通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)3能夠了解近距離通信技術(shù)的發(fā)展趨勢知識鏈接物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)是指車輛、硬件設(shè)備、家用電器、公共設(shè)施與電子產(chǎn)品、應(yīng)用軟件、控制器、傳感器，分別連接到互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，并通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行信息交換。車載以太網(wǎng)任務(wù)5近距離通信技術(shù)圖3-5-1近距離無線通信技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)通信是在移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上建立而成的，無線網(wǎng)絡(luò)與移動網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系。無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)按照連接方式，大致可以分為兩類：一類是設(shè)備之間可以直接進行通信，不需要借助任何的中間設(shè)備進行連接，如藍牙通信技術(shù)和紅外線通信技術(shù)等。另一類是設(shè)備之間進行通信時，需要借助中間設(shè)備進行連接，如Wi-Fi通信技術(shù)等。車載以太網(wǎng)任務(wù)5近距離通信技術(shù)圖3-5-2無線通信技術(shù)05什么是射頻技術(shù)什么是射頻技術(shù)無線射頻識別技術(shù)英文簡稱為“RFID”。RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識別，它通過無線射頻方式結(jié)合數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信。RFID利用無線射頻方式，通過電磁波實現(xiàn)對電子標(biāo)簽的讀寫，以實現(xiàn)識別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的。采用RFID技術(shù)的產(chǎn)品常稱為感應(yīng)式電子晶片或近接卡、感應(yīng)卡、非接觸卡、電子標(biāo)簽、電子條碼，等等。06射頻技術(shù)的組成射頻技術(shù)的組成一套完整RFID系統(tǒng)由Reader（讀寫器，又稱閱讀器）、Transponder（電子標(biāo)簽）和天線組成,其動作原理為由Reader（讀寫器）發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder（電子標(biāo)簽）,用以驅(qū)動Transponder（電子標(biāo)簽）電路將內(nèi)部之IDCode（編碼）送出，此時Reader（讀寫器）便接收此IDCode。讀寫器發(fā)射無線電波能量能夠覆蓋的區(qū)域大小，取決于其發(fā)射功率。Transponder（電子標(biāo)簽）的特殊在于免用電池、免接觸、免刷卡故不怕臟污，且晶片密碼為世界唯一無法復(fù)制，安全性高、長壽命。以下是電子標(biāo)簽內(nèi)部結(jié)構(gòu)（芯片+天線）與RFID系統(tǒng)組成示意圖。射頻技術(shù)的組成圖3-5-3射頻技術(shù)的組成07RFID分類RFID分類RFID技術(shù)依據(jù)其標(biāo)簽的供電方式分類如下：（1）無源RFID:技術(shù)最成熟，應(yīng)用也最為廣泛。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡單，成本、故障率低，使用壽命長，而且由于省略了供電系統(tǒng)，體積可以小到厘米量級，適用于公交卡和二代身份證等。（2）有源RFID:雖然出現(xiàn)時間短，但已廣泛用于高速公路電子不停車收費。電子標(biāo)簽使用外接電源供電，主動向讀寫器發(fā)送信號，主要工作在900MHz、2.45GHz、5.8GHz等較高頻段。產(chǎn)品的傳輸距離較長，傳輸速度較高，但體積相對較大。適用于大范圍的射頻識別應(yīng)用場合。RFID分類（3）半有源RFID:解決了無源RFID和有源RFID的缺點。半有源RFID僅對電子標(biāo)簽中保持?jǐn)?shù)據(jù)的部分進行供電，產(chǎn)品處于休眠狀態(tài)，因此耗電量較小。讀寫器先以125KHz低頻信號在小范圍內(nèi)精確激活進入其識別范圍的電子標(biāo)簽使之進入工作狀態(tài)，再通過2.4GHz微波與其進行信息傳遞。08射頻技術(shù)的應(yīng)用射頻技術(shù)的應(yīng)用圖3-5-4射頻技術(shù)在汽車上的應(yīng)用RFID技術(shù)可以用于機動車流量、車輛平均速度、道路擁擠狀況等交通信息的采集，也可以用于交通信號優(yōu)化控制、公交信號優(yōu)化控制、特定區(qū)域出入管理等智能交通控制，以及違章、違法行為檢測和車牌自動識別系統(tǒng)等領(lǐng)域。NFC技術(shù)NFC技術(shù)也稱為近場通信（NearFieldCommunication），是一種高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸（在10cm內(nèi)）交換數(shù)據(jù)、圖片和視頻信息。該技術(shù)最早由Philips公司發(fā)起，Nokia公司和Sony公司等廠家主推。NFC技術(shù)由免接觸式RFID演變而來,并向下兼容RFID,工作在13.56MHz頻率，點對點的通信建立時間少于0.1s，傳輸速度分別有106kbit/s、212kbit/s和424kbit/s三種類型。09NFC工作原理NFC工作原理在被動模式下，NFC通信的發(fā)起設(shè)備提供射頻場，以一種固定的傳輸速度將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備。NFC通信的目標(biāo)設(shè)備不必產(chǎn)生射頻場，而使用負載調(diào)制技術(shù)以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。因此，發(fā)起設(shè)備可以在該模式下以相同的連接和初始化過程檢測目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系。如下圖所示。圖3-5-5NFC被動通信模式NFC工作原理在主動模式下，任一設(shè)備向另一臺設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，都必須產(chǎn)生自己的射頻場，以便進行通信，獲得快速的連接設(shè)置。如下圖所示。圖3-5-6NFC主動通信模式NFC技術(shù)是一個開放接口平臺，可以對無線網(wǎng)絡(luò)進行快速、主動設(shè)置，將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點功能整合進一塊單芯片，為消費者的生活方式開創(chuàng)了不計其數(shù)的全新機遇。NFC工作原理雖然NFC技術(shù)與RFID技術(shù)一樣，通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞，但是兩者之間存在很大的區(qū)別，主要表現(xiàn)在以下四個方面：首先，NFC技術(shù)是一種提供輕松、安全、迅速的無線通信連接技術(shù)，其傳輸范圍比RFID技術(shù)的米級以上的傳輸范圍要小，具有距離近、帶寬高、能耗低等特點；其次，NFC技術(shù)與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，已經(jīng)成為越來越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)；再次，NFC技術(shù)是一種近距離連接協(xié)議，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動的通信；最后，RFID技術(shù)更多的被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤和資產(chǎn)管理上，而NFC則在門禁、公交、手機支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。10車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用NFC技術(shù)可以提高汽車使用的易用性和功能性，可以將智能手機作為汽車的智能鑰匙用于解鎖打開車門和關(guān)閉車門。2014年，芯片廠商NXP為蘋果iPhone6和iPhone6Plus提供了內(nèi)置NFC芯片，首次提出希望汽車廠商們能夠加入對NFC技術(shù)的支持，通過智能手機解鎖車門、發(fā)動汽車。寶馬M850i的數(shù)字鑰匙即采用該技術(shù)，使用智能手機放在車門把手上即可打開車門，然后將手機放入無線充電手機托盤即可啟動車輛。2019年12月，華為錢包與比亞迪DiLink聯(lián)合發(fā)布基于NFC的智能“手機車鑰匙”，將搭載比亞迪宋Pro車型，實現(xiàn)解鎖和上鎖等一系列動作，為用戶提供更便捷智能的數(shù)字車生活，如下圖所示。2020年3月，小米手機也與比亞迪DiLink聯(lián)合發(fā)布了手機NFC車鑰匙功能，還可以讀取車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)。車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用圖3-5-7華為錢包與比亞迪DiLink攜手提供汽車智慧出行解決方案11WIFI技術(shù)WIFI技術(shù)WIFI全稱wirelessfidelity，即“無線保真”，俗稱“無線寬帶”，是一種基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的高頻無線通信技術(shù)，是當(dāng)今使用最廣的一種無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。實際上就是把有線網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換成無線信號，所以WIFI信號也是由有線網(wǎng)提供的，比如家里的ADSL、寬帶之類的，只要接一個無線路由器，就可以把有線信號轉(zhuǎn)換成WIFI信號。Wi-Fi技術(shù)通常使用2.4GUHF或5GSHFISM射頻頻段。2.4G頻段具有室內(nèi)環(huán)境中抗衰減能力強的優(yōu)點，但是由于干擾多，不能保障足夠的穩(wěn)定性。5G頻段具有抗干擾能力強，能提供更大的帶寬，吞吐率高以及可擴展性強的優(yōu)點，但只適合室內(nèi)小范圍覆蓋和室外網(wǎng)橋，容易受到各種障礙物的衰減作用。12Wi-Fi技術(shù)的工作模式Wi-Fi技術(shù)的工作模式主要有STA模式、AccessPoint模式、Monitor模式、Ad-hoc（IBSS）模式、WDS模式、Mesh模式。以STA模式為例,它可以供任何一種無線網(wǎng)卡使用，是默認模式。在此模式下，無線網(wǎng)卡發(fā)送連接與認證消息給熱點，熱點接收到后完成認證后，發(fā)回成功認證消息，而后此網(wǎng)卡接入無線網(wǎng)絡(luò)。了解網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)之前，先要了解兩個重要的基本概念：站點STA（Station），是指具有WIFI通信功能的，而且連接到無線網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備，如手機、平板電腦、筆記本計算機等。接入點AP（AccessPoint），也稱為基站，是我們常說的WIFI熱點，相當(dāng)于一個轉(zhuǎn)發(fā)器，將互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給接入設(shè)備。Wi-Fi技術(shù)的工作模式WiFi可以通過不同的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行組網(wǎng)，其發(fā)現(xiàn)和接入網(wǎng)絡(luò)也有自身的要求和步驟。WiFi無線網(wǎng)絡(luò)包括兩種類型的拓撲形式：基礎(chǔ)網(wǎng)（Infrastructure）和自組網(wǎng)（Ad-hoc）。基礎(chǔ)網(wǎng)模式是基于AP組建的基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡(luò)，由AP創(chuàng)建，眾多STA加入所組成，AP是整個網(wǎng)絡(luò)的中心，各STA間不能直接通信，需經(jīng)AP轉(zhuǎn)發(fā)。自組網(wǎng)模式也稱為對等模式，允許一組具有無線功能的計算機或移動設(shè)備之間為數(shù)據(jù)共享而迅速建立起無線連接。由兩個及以上STA組成，網(wǎng)絡(luò)中不存在AP。各設(shè)備自發(fā)組網(wǎng)，設(shè)備之間是對等的。網(wǎng)絡(luò)中所有的STA之間都可以直接通信，不需要轉(zhuǎn)發(fā)。Wi-Fi技術(shù)的工作模式圖3-5-8AP+STA組網(wǎng)模式13WIFI技術(shù)系統(tǒng)協(xié)議WIFI技術(shù)系統(tǒng)協(xié)議根據(jù)OSI模型（開放系統(tǒng)互聯(lián)模型）的層次劃分，Wi-Fi系統(tǒng)采用五層結(jié)構(gòu)，用于實現(xiàn)無線通信。這五層結(jié)構(gòu)包括以下層次：圖3-5-9WIFI協(xié)議結(jié)構(gòu)14車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用智能網(wǎng)聯(lián)汽車車載Wi-Fi系統(tǒng)可快速搭建移動熱點，在不依賴于移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)下實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，體驗無線上網(wǎng)。駕駛員可以使用手機等移動設(shè)備遠程查看車輛的位置、輪胎氣壓、油量與行駛里程等信息，以及查看車輛的性能與檢測報告。同時，可以讓駕駛員與乘客把移動設(shè)備中的內(nèi)容同步傳輸?shù)杰囕v的信息娛樂系統(tǒng)以及后座的顯示屏上，實現(xiàn)手機與車機的同步互聯(lián)、雙屏互動操作。斑馬智行車載互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可與手機良好的互動，如圖所示。車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用圖3-5-10WIFI的應(yīng)用15藍牙技術(shù)藍牙技術(shù)藍牙的名字來源于10世紀(jì)丹麥國王HaraldBlatand－英譯為HaroldBluetooth。在行業(yè)協(xié)會籌備階段,需要一個極具有表現(xiàn)力的名字來命名這項高新技術(shù)。行業(yè)組織人員，在經(jīng)過一夜關(guān)于歐洲歷史和未來無限技術(shù)發(fā)展的討論后，認為用Blatand國王的名字命名再合適不過了，所以藍牙技術(shù)也稱為Bluetooth。藍牙技術(shù)是一種支持移動電話、掌上電腦、無線耳機、智能汽車以及相關(guān)外設(shè)等設(shè)備不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，組成一個巨大的無線通信網(wǎng)絡(luò)進行近距離通信的技術(shù)。采用高速跳頻擴展技術(shù)FHSS（FrequencyHoppingSpreadSpectrum）,跳頻速率為每秒1600次，每次傳送一個封包，封包大小從126bit-2871bit皆可，其封包內(nèi)容可以是數(shù)據(jù)或語音等不同的資料。資料封包可借助自動重送（ARQ）機制來加以保護，其設(shè)備采用的是GFSK調(diào)制技術(shù)，其最高傳輸速率為1Mbps，藍牙技術(shù)實際數(shù)據(jù)有效速率為721Kbps，話音采用連續(xù)可變斜率調(diào)制CVSD（ContinuousVariableSlopeDeltaModulation連續(xù)可變斜率調(diào)制）編碼方式，CVSD方式抗干擾能力很強，即使在誤碼率達到4%時仍然有可以接受的話音質(zhì)量。藍牙通信協(xié)議采用時分多址TDMA(TimeDivisionMulti-access)。藍牙技術(shù)支持一個異步數(shù)據(jù)通道，或3個并發(fā)的同步話音通道，或一個同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音的通道。每一個話音通道支持64kbps的同步話音；異步通道支持最大速率721kbps、反向應(yīng)答速率為57.6kbps的非對稱連接，或者432.6kbps的對稱連接。目前，藍牙技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了5代10個版本的更新，分別為1.0、1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2、5.0。藍牙技術(shù)圖3-5-11藍牙技術(shù)16藍牙技術(shù)的特點藍牙技術(shù)的特點功耗低，對人體危害??；采用跳頻技術(shù)，數(shù)據(jù)包短，抗信號衰減能力強；可同時支持?jǐn)?shù)據(jù)、音頻、視頻信號，傳輸距離較短。17藍牙體系結(jié)構(gòu)藍牙體系結(jié)構(gòu)藍牙由底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應(yīng)用三大部分構(gòu)成。（1）底層硬件模塊。由基帶、射頻模塊和鏈路控制單元組成，基帶用于完成藍牙數(shù)據(jù)和跳頻的傳輸；射頻模塊通過不需要授權(quán)的2.4GHzISM頻段的微波，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流傳輸和過濾；鏈路控制單元用于實現(xiàn)鏈路建立、連接和拆除的安全控制。（2）中間協(xié)議層。主要包括服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議、邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議、電話通信協(xié)議和串口仿真協(xié)議四個部分，服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議層提供上層應(yīng)用程序一種機制以便于使用網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)；邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議負責(zé)數(shù)據(jù)拆裝、復(fù)用協(xié)議和控制服務(wù)質(zhì)量，是其他協(xié)議層作用實現(xiàn)的基礎(chǔ)；電話通信協(xié)議定義了用于藍牙電話系統(tǒng)的通信協(xié)議；串口仿真協(xié)議使藍牙設(shè)備能夠通過藍牙連接模擬標(biāo)準(zhǔn)串口通信。（3）高層應(yīng)用。位于協(xié)議層最上部的框架部分，主要有文件傳輸、網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)訪問，通藍牙體系結(jié)構(gòu)過相應(yīng)的應(yīng)用程序在一定的應(yīng)用模式實現(xiàn)無線通信。當(dāng)藍牙設(shè)備之間想要相互交流時，首先進行配對創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，一臺設(shè)備作為主設(shè)備，所有其它設(shè)備作為從設(shè)備。配對搜索稱為短程臨時網(wǎng)絡(luò)模式，也被稱之為微微網(wǎng)。微微網(wǎng)在藍牙設(shè)備加入和離開無線電短程傳感時動態(tài)、自動建立。18藍牙技術(shù)在汽車上的應(yīng)用藍牙技術(shù)在汽車上的應(yīng)用藍牙技術(shù)的應(yīng)用主要有車載藍牙電話、車載藍牙音響、車載藍牙后視鏡、汽車虛擬鑰匙、獲取車輛信息（胎壓、續(xù)駛、位置等）、穿戴設(shè)備監(jiān)測人體狀態(tài)（血壓、脈搏、酒精監(jiān)測等）并與車輛信息交互等。如下圖所示。藍牙技術(shù)在汽車上的應(yīng)用圖3-5-12藍牙技術(shù)在汽車上的應(yīng)用19什么是NB-IoT什么是NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NarrowBandInternetofThings,NB-IoT）成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本。NB-IoT是IoT(物聯(lián)網(wǎng))領(lǐng)域一個新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接。NB-IoT支持待機時間長、對網(wǎng)絡(luò)連接要求較高設(shè)備的高效連接。NB-IoT設(shè)備電池壽命可以提高至至少5-10年，同時還能提供非常全面的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。什么是NB-IoT圖3-5-13NB-IoT通信技術(shù)20NB-IoT網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢NB-IoT網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢（1）廣覆蓋：將提供改進的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力。01（2）具備支撐海量連接的能力：NB-IoT一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。02（3）更低功耗：NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年。03（4）更低的模塊成本。NB-IoT采用較簡單的硬件設(shè)計、低功耗的芯片組和標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的元件，降低了模塊的成本。0421NB-IOT在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用NB-IOT在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（1）智慧路燈：是指通過短距、長距通信技術(shù)，實現(xiàn)路燈控制和拓展燈桿資源增值業(yè)務(wù)，達到降低能耗和維護人力成本，以燈桿為基礎(chǔ)向智慧城市業(yè)務(wù)演進。其主要功能包括自動調(diào)節(jié)亮度、遠程照明控制、故障主動報警、燈具線纜防盜。01（3）智能抄表：系統(tǒng)由智能終端采集、無線方式組網(wǎng)匯聚數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖朔?wù)系統(tǒng)，通過對綜合動態(tài)數(shù)據(jù)實時監(jiān)測和分析，為實現(xiàn)精確管理、節(jié)約能源的目標(biāo)提供有效的數(shù)據(jù)和手段。03（2）智慧停車：智慧停車解決方案，采用NB-IoT技術(shù)，實現(xiàn)一鍵泊車、一鍵尋車、一鍵繳費和智慧監(jiān)管。在提升停車位的使用效率和降低管理難度的同時，為車主提高了便捷性。02任務(wù)6中短距離通信技術(shù)任務(wù)引入現(xiàn)在越來越多的汽車通過高速路口時，會選擇ETC通道自動扣費，省時省力。ETC通過車內(nèi)電子信息與高速口電子收費信息通信，車輛行駛到高速口，路側(cè)收費系統(tǒng)直接從ETC里面扣掉高速路費，非常的先進，那么ETC是如何實現(xiàn)無接觸扣費的呢？任務(wù)目標(biāo)22能夠熟悉中短距無線通信技術(shù)常見應(yīng)用場景能夠熟悉中短距無線通信技術(shù)常見應(yīng)用場景2能夠熟悉理解DSRC、LTE-V通信技術(shù)的工作原理及特點23能夠了解中短距離通信技術(shù)的發(fā)展趨勢24DSRC的概念DSRC的概念DSRC技術(shù)是DedicatedShortRangeCommunication簡稱，即專用短程通信技術(shù)，是由IEEE802.11p底層通信協(xié)議與IEEE1609系列標(biāo)準(zhǔn)所構(gòu)成的技術(shù)，由美國主導(dǎo)，福特、豐田等車企推動，具備低傳輸延遲特性，以提供車用環(huán)境中短距離通訊服務(wù)。IEEE802.11p解決了在高速移動環(huán)境中數(shù)據(jù)的可靠低時延傳輸問題。IEEE1609系列規(guī)范闡釋了V2X通信的系統(tǒng)架構(gòu)、資源管理、安全機制等。該技術(shù)可以實現(xiàn)小范圍內(nèi)圖像、語音和數(shù)據(jù)的實時，準(zhǔn)確和可靠的雙向傳輸，將車輛和道路有機連接，專門用于道路環(huán)境的車輛與車輛、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施與基礎(chǔ)設(shè)施間通信距離有限的無線通信方式，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)最重要的通信方式之一。25DSRC的工作原理DSRC的工作原理與Wi-Fi、藍牙等其它通信技術(shù)采用的共享開放2.4GHz頻帶不同，DSRC技術(shù)專屬的交通安全頻譜位于1999年美國聯(lián)邦通訊委員會（FCC）分配給汽車通訊使用的5.9GHz頻帶的一段75MHz的帶寬，被分為7個頻道，目標(biāo)的通信范圍可達1km內(nèi)。每輛車都會在信道172中，以10~20次/s的頻率，交互DSRC基礎(chǔ)安全信息。緊急信息則會在信道184中，以更高的優(yōu)先級進行傳播。每一條基礎(chǔ)安全信息都包含兩部分信息，第一部分信息是強制性信息，包括位置、速度、方向、角度、加速度、制動系統(tǒng)狀態(tài)和車輛尺寸；第二部分是可選信息，例如防抱死制動系統(tǒng)狀態(tài)、歷史路徑、傳感器數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)向盤狀態(tài)等。如下圖所示。DSRC的工作原理圖3-6-1DSRC技術(shù)頻道的劃分DSRC技術(shù)主要由車載單元（OnBoardUnit，OBU）、路旁部署的路側(cè)單元（Road-SideUnit，RSU）兩個部分組成。通過車載單元與路側(cè)設(shè)備之間的無線通信實現(xiàn)路網(wǎng)與車輛之間的雙向信息交流，將車輛與道路有機地連接在一起。如圖3-6-2所示。DSRC的工作原理圖3-6-2DSRC系統(tǒng)的組成示意圖OBU是具有微波通信功能和信息存儲功能的移動識別設(shè)備，既可以作為獨立的數(shù)據(jù)載體制成電子標(biāo)簽，也可以附加智能卡讀寫接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和訪問控制。RSU是OBU的讀寫控制器，由加密電路、編碼解碼器和微波通信控制器等組成，以DSRC通信協(xié)議的數(shù)據(jù)交換方式和微波無線傳遞手段實現(xiàn)信息交換。DSRC的工作原理根據(jù)信息調(diào)制方式的不同，DSRC分為主動式和被動式兩種。主動式又稱為收發(fā)器系統(tǒng)，OBU和RSU均有振蕩器用于發(fā)射電磁波，當(dāng)RSU向OBU發(fā)射詢問信號后，OBU利用自身的電池能量發(fā)射數(shù)據(jù)給RSU。被動式又稱為異頻收發(fā)系統(tǒng)，由RSU發(fā)射電磁波，OBU接收電磁波激活后進入通信狀態(tài)，并以一種切換頻率反向發(fā)送給RSU，被動式的OBU可以有電源也可以沒有電源。26DSRC的優(yōu)缺點DSRC的優(yōu)缺點DSRC具有易于部署、低成本和原生的自組織網(wǎng)絡(luò)支持等優(yōu)點。而且，針對V2X通信的終端高速移動和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽?、低延時等需求進行了優(yōu)化，適合應(yīng)用在V2X場景，尤其是一些和安全相關(guān)的交通場景。與此同時，DSRC也存在以下缺點：①車輛接入互聯(lián)網(wǎng)的路側(cè)設(shè)備覆蓋問題。如果汽車需要接入互聯(lián)網(wǎng)，必須依靠連接到互聯(lián)網(wǎng)的路側(cè)DSRC終端的支持，這需要在路側(cè)大量布置能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備。②考慮車輛高速移動的環(huán)境下復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)包的多級連跳通信以及路由問題削弱了DSRC高可靠和低延時的性能。③DSRC在高密度場景下，車輛之間的信道接入竟?fàn)帟兊梅浅娏?，從而?dǎo)致通信延遲增加和傳輸速率下降。④由于DSRC路側(cè)設(shè)施投入大，商業(yè)盈利模式尚未明確。27DSRC技術(shù)的應(yīng)用DSRC技術(shù)的應(yīng)用DSRC技術(shù)的應(yīng)用，在國內(nèi)主要以車與路通信中的ETC不停車收費系統(tǒng)為代表，如下圖所示。車輛經(jīng)過特定的ETC車道，通過車載OBU與路側(cè)RSU的通信，在無需停車和收費人員采取任何操作的情況下，自動完成收費過程。此外，DSRC應(yīng)用還可以實現(xiàn)電子地圖下載和交通調(diào)度等。圖3-6-3ETC不停車收費系統(tǒng)示意圖DSRC通信終端包括的車載OBU和路側(cè)RSU兩大部分硬件如圖3-6-4所示。DSRC技術(shù)的應(yīng)用車載OBU路側(cè)RSU圖3-6-4DSRCETC不停車收費系統(tǒng)設(shè)備28LTE-V的概念LTE-V的概念LTE-V技術(shù)是大唐電信基于TD-LTE技術(shù)而推出的具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的車載中短距離通信技術(shù)，支持在車輛與車輛（V2V）、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車輛與行人（V2P）之間快速組網(wǎng)，構(gòu)建數(shù)據(jù)共享交互橋梁。圖3-6-5LTE-V技術(shù)LTE-V的概念如上圖3-6-5所示，LTE-V能重復(fù)使用現(xiàn)有的蜂巢式基礎(chǔ)建設(shè)與頻譜，營運商不需要重新進行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及提供專用頻譜，組網(wǎng)成本可以大幅降低，主要解決交通實體之間的“共享傳感”（SensorSharing）問題，可將車載探測系統(tǒng)（如雷達、攝像頭）從數(shù)十米視距范圍擴展到數(shù)百米以上以及非視距范圍，實現(xiàn)在相對簡單的交通場景下的輔助駕駛。29分類及工作模式分類及工作模式LTE-V技術(shù)包括集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V-Direct）兩種，如下圖所示。其中，LTE-V-Cell需要基站作為控制中心，實現(xiàn)大帶寬、大覆蓋通信，定義車輛與路側(cè)通信單元以及基站設(shè)備的通信方式；LTE-V-Direct則是可以無需基站作為支撐，可直接實現(xiàn)車輛與周邊環(huán)境節(jié)點低時延、高可靠通信。圖3-6-6LTE-V技術(shù)分類分類及工作模式LTE-V-Cell的傳輸帶寬最高可擴展至100MHz，速率可達1Gbit/s,用戶面時延≤10ms，控制面時延≤50ms,支持車速500km/h，在5G時代演進成C-V2X技術(shù)，主要有電信企業(yè)推動。LTE-V技術(shù)分為Uu和PC5兩種接口。其中，Uu為”接入網(wǎng)---終端“通信模式，通過基站進行終端之間的通信；PC5為“用戶終端---用戶終端”空口短距直傳通信模式，不需要通過基站即可完成終端之間的通信。相對于普通LTE，LTE-V增加了端到端的直接通信能力，這使LTE-V能夠滿足于V2X的低延時通信要求。30LTE-V的特點LTE-V的特點LTE-V的優(yōu)缺點總結(jié)如下表3-6-1所示。表3-6-1LTE-V的優(yōu)缺點31車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用LTE-V技術(shù)，可應(yīng)用于交叉路口的會車避讓，緊急車輛優(yōu)先通行，前方車輛的緊急剎車告警以及多車的編隊自動駕駛。如下圖所示。圖3-6-7LTE-V技術(shù)應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用2018年9月15－18日在無錫召開的世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會上，奧迪、大眾、一汽、東風(fēng)、長安、上汽等汽車廠商，采用搭載華為LTE-V（基于移動通信技術(shù)演進形成的車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)）車載終端的汽車，進行了V2X智慧交通場景演示。華為LTE-V車載終端成為國內(nèi)首個在開放道路上成功應(yīng)用的LTE-V車聯(lián)網(wǎng)終端，通過集成千尋位置的亞米級定位服務(wù)及融合慣導(dǎo)算法，為汽車提供了車道級的定位能力。華為LTE-V通信終端包括車載OBU、路側(cè)RSU兩大部分硬件，如下圖所示。車載OBU路側(cè)RSU圖3-6-8華為LTE-V通信終端任務(wù)7遠距離移動通信技術(shù)任務(wù)引入這是個萬物互聯(lián)的時代，手機、電腦、電視、冰箱、空調(diào)、洗衣機甚至電飯煲，這些常用設(shè)備都接入了網(wǎng)絡(luò)；物聯(lián)網(wǎng)改變了人們的生活習(xí)慣，對網(wǎng)絡(luò)的依賴度越來越高。汽車也從一個動力為主的單體逐步接入到互聯(lián)網(wǎng)中，這個過程需要遠距離通信技術(shù)來實現(xiàn)，那么汽車接入網(wǎng)絡(luò)會用到哪些遠距離的通信技術(shù)呢？任務(wù)目標(biāo)車載OBU路側(cè)RSU1能夠熟悉移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的概念2能夠熟悉移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展階段3能夠了解5G技術(shù)的原理及發(fā)展趨勢4能夠熟悉衛(wèi)星定位技術(shù)的概念與發(fā)展趨勢知識鏈接移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是一種綜合技術(shù)的應(yīng)用，它是由有線通信技術(shù)和無線通信技術(shù)融合而成，具體是指通過移動網(wǎng)絡(luò)信號系統(tǒng)，作為主體的人或設(shè)備可在不受位置約束的條件下，與固定位置或正在發(fā)生位移的另一方的主體人或設(shè)備進行通信的方式。移動網(wǎng)絡(luò)信號系統(tǒng)主要由空間系統(tǒng)（如衛(wèi)星等）、地面系統(tǒng)（如地面基站、交換中心等）兩大部分組成。車載OBU路側(cè)RSU圖3-7-1移動網(wǎng)絡(luò)通信5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)5G移動通信技術(shù)概述5G移動通信技術(shù)即第五代移動通信技術(shù)（5thgenerationmobilenetworks），簡稱為5G技術(shù)，是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)。5G技術(shù)是對包括3G、4G技術(shù)在內(nèi)的現(xiàn)有通信技術(shù)的技術(shù)更新，是4G網(wǎng)絡(luò)的延伸。網(wǎng)絡(luò)延遲低于1ms，數(shù)據(jù)傳輸速率可達1Gbit/s，比4GLTE網(wǎng)絡(luò)快10-100倍，其發(fā)展如下圖所示：表3-7-1移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展階段5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)1G網(wǎng)絡(luò)1G網(wǎng)絡(luò)是第一代移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，它采用了模擬信號技術(shù)，在蜂窩基站的作用下，可將網(wǎng)絡(luò)信號在鄰近的各個基站之間進行相互的傳遞。最終實現(xiàn)了移動電話的語音通話功能，最為典型的應(yīng)用案例就是—大哥大。5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)2G網(wǎng)絡(luò)2G網(wǎng)絡(luò)是第二代移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，它舍棄了1G網(wǎng)絡(luò)時代的模擬信號傳輸技術(shù)，轉(zhuǎn)而采用數(shù)字信號進行網(wǎng)絡(luò)通信，這樣大大提高了通話質(zhì)量和通信系統(tǒng)的存儲容量，最為典型的應(yīng)用案例就是短信和手機鈴聲。5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)3G網(wǎng)絡(luò)為移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的規(guī)范化發(fā)展，國際電信聯(lián)盟（ITU）針對第三代移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，頒發(fā)了《國際移動通信2000標(biāo)準(zhǔn)》。在2000年5月，國際電信聯(lián)盟，最終確定了四大標(biāo)準(zhǔn)，分別為CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WIMAX的無線接口標(biāo)準(zhǔn)。在我國國內(nèi)僅支持3個標(biāo)準(zhǔn)：中國聯(lián)通的WCDMA、中國電信的CDMA2000、中國移動的TD-SCDMA。5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)4G網(wǎng)絡(luò)WLAN是英文WirelessLocalAreaNetworks的縮寫，即無線局域網(wǎng)絡(luò)。WLAN遵循由國際電氣和電子工程學(xué)會（IEEE,InstituteofElectricalandElectronicEngineers）所定義的無線網(wǎng)絡(luò)通信IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)。4G網(wǎng)絡(luò)將3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和WLAN技術(shù)有效的融合在一起，使網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和傳輸質(zhì)量較之前相比，得到了大幅度的提高。目前4G網(wǎng)絡(luò)制式共有兩種，LTE-FDD和LTE-TDD。5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)5G網(wǎng)絡(luò)5G網(wǎng)絡(luò)即為第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，其傳輸速率可達4G網(wǎng)絡(luò)的百倍之多。5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，使得物聯(lián)網(wǎng)能夠獲得更加廣泛的應(yīng)用，包括了諸如智能網(wǎng)聯(lián)汽車、機器人、智慧城市、智慧農(nóng)場等。5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)分為獨立組網(wǎng)模式（SA）和非獨立組網(wǎng)模式（NSA）兩大類。獨立組網(wǎng)模式是指需要全新打造5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如5G基站、5G核心網(wǎng)等。非獨立組網(wǎng)模式是指在現(xiàn)有的4G硬件設(shè)施基礎(chǔ)上，實施5G網(wǎng)絡(luò)的部署工作。5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)備到設(shè)備的通信D2D是DevicetoDevice的英文縮寫，即設(shè)備到設(shè)備的通信。D2D通信是指在一定距離范圍內(nèi)，設(shè)備之間的直接通信。圖3-7-2D2D通信5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)大規(guī)模輸入輸出技術(shù)5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的大規(guī)模輸入輸出技術(shù)是指通過大規(guī)模天線陣列進行信號的發(fā)射和接收。如下圖3-7-3所示。圖3-7-35G信號接收關(guān)系5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)高頻段傳輸