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5G网络特性对车联网应用发展的影响

2024-02-18 来源:elecfans

5G网络加速车联网应用的商业化发展

5G网络具有高速、低延迟的特性,随着5G技术的快速发展与部署,提高了车联网(Vehicle-to-everything或Vehicle to X, V2X)的实用性,也加快了车联网应用的发展速度。本文将为您介绍车联网与5G技术的应用发展,以及由Murara(村田制作所)推出的V2X模块与用于V2X车辆追踪应用的PoE类电源模块的功能特性。


全面性的车联网应用

改善人类出行模式

车联网(V2X)也称为汽车互联网(Connected Car),这是指在汽车上应用互联网和通信技术,使汽车能够实现与外部世界的连接和通信。这种连接可以是车辆之间的通信,也可以是车辆与基础设施(如交通灯、路侧单元等)之间的通信,以及与其他设备和服务的通信。这些通信系统包括V2I(汽车对基础设施、汽车对道路系统)、V2N(汽车对网络)、V2V(汽车对汽车)、V2P(汽车对行人)、V2D(汽车对装置)等,若能全面性的导入车联网技术,将会全面性的改善人类的出行模式。

车联网的应用涵盖了许多方面,包括车辆安全、导航和路线优化、娱乐和信息、故障诊断和远程监控、自动驾驶、行为分析和保险定价,以及环境保护等领域。

车联网技术可以使车辆与交通管理中心和其他车辆之间实现实时通信,从而提高驾驶安全。例如,车辆可以收到来自其他车辆的警示,以避免潜在的碰撞,提高车辆的安全性。此外,车联网使汽车能够与导航系统和地图服务进行连接,提供实时交通信息和最佳路线,帮助驾驶者避开塞车和拥挤路段,提供导航和路线优化。

车上的娱乐和信息也是当前车辆设计的一大卖点,车联网让乘客可以连接到互联网,享受娱乐和数字内容。这些娱乐和信息内容将包括车载媒体、流媒体音乐、社交媒体、以及其他数字应用。

另一方面,车联网技术可以协助进行车辆的故障诊断和远程监控,允许汽车实时将诊断信息传送给车主或车厂,帮助识别和解决问题,这有助于提高汽车的维护和服务效率。

当然,自动驾驶已经是新世代汽车发展的重要方向,各大车厂莫不投入众多心力来实现车辆自动驾驶功能。车联网是实现自动驾驶技术的基础之一,车辆间的通信和感知能力将可使汽车能够相互配合,形成协同工作,提供更高的驾驶自动化水平。

车联网技术还可以收集驾驶行为和车辆数据,保险公司可以据此评估驾驶风险并定制更个性化的保险报价,通过行为分析可以了解驾驶的开车习惯,以协助进行保险定价,当遇到车祸时,也可以依据所搜集到的驾驶行为数据,来判断车祸肇事责任。

通过车联网可以提高汽车的行驶效率,也可以协助监测和管理汽车的排放,将有助于改善交通效率和减少对环境的影响。然而,车联网也引发了一些安全和隐私问题,例如黑客攻击、数据泄露等,因此,在发展车联网技术的同时,也需要重视安全性和隐私保护措施。

5G网络特性对车联网应用发展

有重大影响

新兴的5G技术则对车联网应用具有重大的影响,它是实现更先进、更高效、更可靠的车辆连接和通信的关键技术。由于5G网络提供了比之前通信技术更快的数据传输速度,这意味着车辆可以更快速地接收和传输数据,实现更实时的通信和反应,这对于自动驾驶技术和交通信息的实时更新非常重要。

另外,5G的低延迟特性将使车联网系统能够在极短的时间内完成数据传输和接收,从而实现更高效的交通管理和更快速的车辆反应,这对于自动驾驶车辆来说,低延迟是确保安全的关键因素。

5G还可提供更大的网络容量,可以同时连接大量的车辆和设备,这有助于实现复杂的车辆间通信和交互。此外,5G还提供更高的可靠性,确保车联网系统的稳定运行。

通过5G网络可使车辆之间实现更直接的通信,车辆可以共享信息,如位置、速度、行驶路线等,从而实现更高效的交通协调和协作,这对于交通拥挤情况下的自动驾驶和交通流优化非常重要。此外,5G技术还支持车辆和交通基础设施之间的连接,如与交通信号灯、道路监控系统的通信,从而实现更智能化的交通管理和路线优化。

5G还提供了更高效的数据传输和处理能力,使车辆能够更好地收集和分析大量的数据,这对于驾驶行为分析、故障诊断和保险定价等方面具有重要意义。总体而言,5G技术的应用将大大推进车联网技术的发展,提供更强大的车辆连接和通信能力,从而实现更安全、更高效、更智能的交通网络。

目前在车联网应用上的相关标准包括3GPP Release 14/15标准的蜂窝V2X(C-V2X),以及专为汽车单向或双向、短距离至中距离的无线通信频道使用而设计的IEEE802.11标准DSRC(Dedicated short-range communications, 专用短距离通信)。

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采用Autotalks芯片组的

先进V2X解决方案

Murata推出的V2X模块包括Type 1YL与Type 2AN,这两款支持DSRC与C-V2X两种标准的模块,可以支持V2V、V2I等V2X通讯,协助检测进入交叉路口的车辆,防止前车发生碰撞,以及检测盲区的车辆,可用于OBU(车载单元)与RSU(路侧单元),并采用了符合AEC-Q100芯片组,支持天线设计,具备高可靠度,并是带补偿器的整体方案,Murata还可提供客户丰富的场测经验。

Murata一直与V2X通信解决方案的开拓者Autotalks合作,推出开创性的新技术,以促进协作安全和更高水平的自动化移动的发展。这使得Murata能够推出V2X无线模块解决方案组合,通过该组合可以支持直接V2V和V2I通信。

为了实现最大的多功能性,Murata的V2X解决方案可以根据客户的要求进行调整。当打算用于无主机配置时,它将采用Murata的Type 2AN V2X模块。在有内置主机的情况下,则可使用Type 1YL。这两款汽车级单元均基于Autotalks的PLUTON2和SECTON V2X芯片组。这些模块不仅性能一流,而且非常坚固,从而确保持续的可靠性,即使在最具挑战性的操作条件下也是如此,且Murata V2X模块能够支持来自众多不同供应商的V2X软件堆栈。

使用Autotalks芯片组的Murata V2X模块的与众不同之处在于,客户可以选择他们想要使用的DSRC或C-V2X两种V2X通信标准中的其中一种。因此,他们可以通过简单的软件配置,使用相同的模块直接定址不同的地理区域(欧洲、亚洲、北美等)。这意味着系统设计可以保持不变,从而显着降低相关的工程成本。

Murata推出的Type 1YL是支持V2X的无线通信DSRC与C-V2X两种通信方式的模块,其不仅可搭载在汽车上,也可搭载在信号机等基础设施上。Type 1YL搭载了Autotalks公司的SECTON IC(ATK4055C)与PLUTON2 IC(ATK3200),供给电压为5V /3.3V,支持USB /SPI /UART接口,仅有33.0mm × 27.0mm × 3.0mm的小尺寸,可支持−40℃~105℃的大温度范围,支持表面贴装(SMD),模块封装采用金属外壳,搭载硬件安全模块(eHSM),提供编带与卷盘封装方式。

另一款Murata的Type 2AN也是支持V2X的无线通信DSRC与C-V2X两种通信方式的模块。此外,Type 2AN还搭载了可运行V2X中间件及应用程序与选配件Secure CAN MCU的处理器。Type 2AN搭载了Autotalks公司的CRATON2 IC(ATK4245C)与PLUTON2 IC(ATK3200),以及双核ARM Cortex A7 CPU,仅有38.5mm × 37.5mm × 8.5mm的小尺寸,可在−40℃~85℃的大温度范围下工作,供给电压为5V /3.3V,具有USB /SPI /UART /CAN /Ethernet(MAC)接口,还具有板对板连接器,以及搭载硬件安全模块(eHSM)与半导体存储器。Type 2AN模块封装采用金属外壳,以浅盘封装提供给客户。Murata也可提供单个模块及评估板(在PCB板上安装了Type 1YL或Type 2AN的评估板),以加快客户的评估速度。

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智慧互联的V2X应用之高度集成的

PoE DC-DC转换器方案

PoE是一种可以节省电源线,只需要通过以太网电缆就可以给设备供电以及传输数据信号的技术。它可通过以太网电缆传输数据以及对设备进行功率检测和判断,来传输设备所需要的电力,无需电源线即可在任何地方使用,如此一来V2X应用设备也可以减少电源布线的麻烦,加快智慧城市的布局。目前的IEEE PoE协议共有三个标准,分别是最早的2003年发布的PoE (IEEE802.3af),其中规定PD端设备功率为13W,PSE端为15.4W;再到2009年发布的PoE+(IEEE802.3at),其PD端设备功率上升到25.5W,PSE则更新为30W;现如今最新的PoE++(IEEE802.3bt)发布于2018年,其对应的PD端设备功率变更为71W,对应的PSE端设备功率为90W。

Murata的PoE DC-DC转换器通过使用平面变压器实现了小型化和薄型化,这意味着平面变压器的初级和次级之间具有更高的电感耦合系数,因此功率损耗降低,效率也提高得更高。高电感耦合系数可降低漏感,使DC-DC转换器实现低噪声。

Murata的PoE DC-DC转换器具有PoE所需的PD控制器,此外,还设计为无需外部电容器或最小化电容器即可运行,以便客户能够轻松为其应用安装PoE系统。

Murata推出了用于PoE的PD和PSE隔离式DC-DC转换器模块,用于PD侧的MYBSP系列有5V输出或12V输出,功率可达72W。此外,MYBSS系列则是用于PSE的升压DC-DC转换器,可提供54V输出,功率为30W。

Murata的MYBSP/MYBSS系列产品融合了符合IEEE802.3af;IEEE802.3at;IEEE802.3bt和PoE通信标准的硬件分类协议功能,采用平面变压器,实现了小型化设计和高隔离强度。其符合IEEE 802.3af或IEEE 802.3at和IEEE802.3bt标准,具有占板面积小、薄型与低噪声的优势,适用于-40至+85℃的工作温度,拥有低电磁干扰的特性,支持2250Vdc输入-输出隔离,使用更少的外部电容器。

Murata的MYBSP/MYBSS系列不仅可节省空间与成本,还可以缩短上市时间,不仅可应用于V2X车辆追踪方面,还可应用于无线接入点、边缘计算系统、监视摄像头、生物特征识别、会议系统、LED照明、IP电话、数字标牌等领域。


结语

5G与V2X技术的相结合,使得V2X应用的实现不再是纸上谈兵,已经逐步朝向具体的应用实例发展,加快V2X应用的落实。Murata的多功能V2X模块产品组合,能够同时支持DSRC和C-V2X无线通信技术,此外还有小型化和薄型化的PoE DC-DC转换器,将可帮助全球汽车客户加速V2X的商业化,Murata的工程团队还可以在天线设计和解决方案优化方面为客户提供帮助,将有助于客户及早抢进V2X应用的蓝海新商机。


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