連網(wǎng)汽車發(fā)展之先進無線技術需求

隨著現(xiàn)代車輛功能及性能整合能力的逐漸增加，使得汽車的燃料經濟效益、舒適性以及提供道路使用者的安全水平也邁出一大步。由于傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)逐漸被完善的電子化設備取代，不但可以降低生產成本和車輛的整體重量，也有助于遏制燃料的耗費。借助大幅采用先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)技術，可以在駕駛過程中消除人為的錯誤，進而減少交通事故的發(fā)生。

汽車連網(wǎng)普及性的提升有助于汽車產業(yè)持續(xù)邁向自動駕駛發(fā)展而成為產業(yè)的通用標準，尖端的無線技術(借助以太網(wǎng)基礎的高帶寬有線基礎設施支持)將使車輛到車輛(V2V)和車輛到基礎設施(V2I)的通訊受益。

智能交通系統(tǒng)(ITS)服務的出現(xiàn)將使車輛能夠傳輸現(xiàn)行速度、位置和行進方向等相關的數(shù)據(jù)，相關的V2I / V2V技術將使汽車之間、以及汽車與固定基礎設施之間能夠傳輸有價值的訊息，進而可以事先警告交通堵塞或其他可能影響道路暢通的問題。車輛也能夠從附近的其他車輛接收信息，讓他們意識到任何潛在的危險。

圖1 : 智能交通系統(tǒng)服務的出現(xiàn)將使車輛能夠傳輸現(xiàn)行速度、位置和行進方向等相關的數(shù)據(jù)。

為北美專用短程通訊(DSRC)標準一部分的基本服務訊息(BSM)即是這種系統(tǒng)的第一個例證，透過這項服務，汽車可以與交通訊號燈進行停車–啟動周期的訊息互動，使ADAS能夠決定是否需要減速，以便在車輛到達時訊號燈剛好變綠，而不會隨后在加速啟動接近訊號燈時的最后一刻才緊急煞車，避免浪費燃料。

目前，在各種無線通信協(xié)議中， Wi-Fi是一種在汽車設計中普遍使用的技術。盡管Wi-Fi協(xié)議不斷發(fā)展，但在汽車領域，目前主要依靠5GHz頻段的802.11ac技術，可以執(zhí)行每秒數(shù)兆位(Mbps)的數(shù)據(jù)速率，能夠支持智能手機和其他手持電子設備與車輛導航和訊息娛樂系統(tǒng)的連接互動。而且，它還可以在汽車內部和周圍提供Wi-Fi熱點，使汽車乘客共享行動裝置連接。除此之外，它還可用于執(zhí)行穩(wěn)件無線更新(FOTA)，這對汽車制造商非常有利。采用這種方式，汽車制造商在研發(fā)出新功能之后，可以透過售后服務添加到車輛，免除了需要讓汽車回到服務站進行更新的麻煩。

預計在不久的將來，802.11p將在汽車市場強勁成長。該協(xié)議是Wi-Fi應用的擴展，使用5.9GHz頻段，專門用于汽車設計，可提供V2V和V2I通訊所需的高可靠、低延遲連接。它共有7個信道(每個通道10MHz)帶寬，其中6個是服務通道，剩余的一個信道用于任務控制。 802.11p已經過了將近十年的測試，并已經準備在第一時間就可迎接V2V和V2I通訊的來臨。 而2016年12月美國國家高速公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration)的執(zhí)行規(guī)章特別宣稱將應用該技術。

除了Wi-Fi之外，藍牙5在連網(wǎng)汽車的發(fā)展過程中也發(fā)揮著重要作用。藍牙5的運作距離超出前一代藍牙4.0的四倍，同時也支持更快的數(shù)據(jù)速率。除了能夠使乘客連接便攜式設備存取音樂內容，以及為駕駛員提供空手控制之外，藍牙5還有許多其他潛在應用有待開發(fā)。由于藍牙5具備的高性能，可整合此技術的車輛將能夠與位于路邊的2I信標進行互動，用來處理擁塞問題、支付收費以及迅速反應緊急事故的協(xié)助服務。

先進的汽車制造商、他們的一級供貨商以及合作半導體供貨商都認知，連網(wǎng)汽車的未來將非常依賴高度整合的無線解決方案的發(fā)展，這些解決方案需要具有汽車級的穩(wěn)健性，并能夠以小型封裝包含多種協(xié)議，而這些正是促使Marvell推出符合AEC-Q100標準無線整合芯片(SoCs)的88W8987xA系列產品，并率先同時推出藍牙5搭配802.11ac(Wave 2)及802.11p等產品，為工程師提供設計新一代全新汽車連網(wǎng)所需的無線技術。

該系列產品包括可兼容3種外形尺寸的SoCs，分別是具備藍牙5功能的802.11ac、802.11p以及可切換802.11ac / 802.11p功能的三種解決方案。根據(jù)不同的車型，可以選擇不同的版本。如此一來，經濟型汽車可以只選擇所需的基本功能，而豪華車型則可選擇具有更復雜的功能。這些都可以在無需更改PCB的情況下進行更換SoCs，使特定車型所具備的功能可以輕松升級。因此，該系列SoCs可建構成一種多功能且更符合經濟效益的平臺，可依據(jù)日后的需求來調整。

圖2 : 88W8987xA系列產品符合AEC-Q100標準無線整合芯片。

透過本文詳述之無線技術的問世，我們正逐步邁向實現(xiàn)道路上完全汽車連網(wǎng)的目標。藍牙5所具備的運作距離擴增以及802.11ac的更高數(shù)據(jù)傳輸速率，加上802.11p具備的運作穩(wěn)健性和低延遲特性，可確保汽車設計工程師能擁有所需的無線技術來協(xié)助完善他們的設計。