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智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的概述
隨著汽車電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，汽車上的傳感器越來越多，達(dá)到成百上千，只有汽車上的傳感器和道路基礎(chǔ)設(shè)施上的傳感器也互聯(lián)互通，智能網(wǎng)聯(lián)汽車才會(huì)變成智能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要包括三種網(wǎng)絡(luò)，即以車內(nèi)總線通信為基礎(chǔ)的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，也稱為車載網(wǎng)絡(luò)；以短距離無線通信為基礎(chǔ)的車載自組織網(wǎng)絡(luò)；以遠(yuǎn)距離通信為基礎(chǔ)的車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，因此，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由車載網(wǎng)、車載自組織網(wǎng)和車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)融合而成的有機(jī)統(tǒng)一的整體。
美國汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）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類安全網(wǎng)絡(luò)。
車載網(wǎng)絡(luò)類型
2. 汽車車載網(wǎng)絡(luò)
（1）CAN總線網(wǎng)絡(luò)
CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network）的簡稱，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(yuǎn)可達(dá)10km。
CAN總線網(wǎng)絡(luò)具有以下幾大特點(diǎn)，包括多主控制、消息發(fā)送的優(yōu)先級、系統(tǒng)的柔軟性、高速度和遠(yuǎn)距離、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求、錯(cuò)誤檢測、錯(cuò)誤通知、錯(cuò)誤恢復(fù)功能、故障封閉、連接等功能和特點(diǎn)。
其中，汽車CAN總線有兩條：一條用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN總線，速率達(dá)到500kbit/s；另一條用于車身系統(tǒng)的低速CAN總線，速率為100kbit/s。
（2）LIN總線網(wǎng)絡(luò)
LIN是局部連接網(wǎng)絡(luò)（Local Interconnect Network）的簡稱，也被稱為局域網(wǎng)子系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)傳輸速率為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總線工作數(shù)據(jù)傳輸速率為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。
由于一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)通常由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成，所以LIN網(wǎng)絡(luò)為主從式控制結(jié)構(gòu)IN網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于車窗、門鎖、開關(guān)面板、后視鏡等。
（3）FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)
FlexRay是一種用于汽車的高速可確定性的、具備故障容錯(cuò)的總線系統(tǒng)。其具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、可靠性好、確定性、靈活性等特點(diǎn)
奧迪A8中的FlexRay總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用FlexRay總線可以實(shí)現(xiàn)駕駛動(dòng)態(tài)控制、車距控制、自適應(yīng)巡航控制和圖像處理等功能。
FlexRay總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為點(diǎn)對點(diǎn)連接的主動(dòng)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（支路3）和總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（支路1、2和4）。
（4）MOST總線網(wǎng)絡(luò)
MOST（多媒體定向系統(tǒng)傳輸）總線是使用光纖或雙絞線作為傳輸介質(zhì)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，可以同時(shí)傳輸音/視頻流數(shù)據(jù)、異步數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，支持高達(dá)150Mbit/s的傳輸速率。第3代標(biāo)準(zhǔn)MOST150，不僅最高可支持147.5Mbit/s的傳輸速率，還解決了與以太網(wǎng)的連接等問題，因此，MOST150將成為MOST總線技術(shù)發(fā)展的趨勢。同時(shí)，MOST也具有許多特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
MOST在汽車上的應(yīng)用廣泛，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸聲音和視頻，以滿足高端汽車娛樂裝置的需求，主要用于車載電視、車載電話、車載CD、車載互聯(lián)網(wǎng)、DVD導(dǎo)航等系統(tǒng)的控制中，也可以用在車載攝像頭等行車系統(tǒng)。
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:
（5）以太網(wǎng)
以太網(wǎng)（Ethernet）是由全世界眾多公司聯(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)。以太網(wǎng)包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（10Mbit/s）、快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）、千兆以太網(wǎng)（1 000Mbit/s）和萬兆以太網(wǎng)（10Gbit/s）。
以太網(wǎng)具有眾多優(yōu)秀的特點(diǎn)，具體如下：
以太網(wǎng)特點(diǎn)
隨著先進(jìn)傳感器、高分辨率顯示器、車載攝像頭、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)傳輸和控件的加入，汽車電子產(chǎn)品正變得更加復(fù)雜。采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議將這些設(shè)備連接起來，可以幫助簡化布線，節(jié)約成本，減少線束質(zhì)量和增加行駛里程。
在未來，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的高速發(fā)展，汽車以太網(wǎng)的需求將以億計(jì)算，這一強(qiáng)勁的增長源自汽車中越來越多的電子設(shè)備。
3. 車載自組織網(wǎng)絡(luò)
車載自組織網(wǎng)絡(luò)是一種自組織、結(jié)構(gòu)開放的車輛間通信網(wǎng)絡(luò)，能夠提供車輛之間以及車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信，通過結(jié)合全球定位系統(tǒng)及無線通信技術(shù)，如無線局域網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等，可為處于高速移動(dòng)狀態(tài)的車輛提供高速率的數(shù)據(jù)接入服務(wù)，并支持車輛之間的信息交互，可以保障車輛行駛安全，提供高速數(shù)據(jù)通信、智能交通管理及車載娛樂的有效技術(shù)。
車載自組織網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要分為3種，即V2V通信、V2I通信、V2P通信，
根據(jù)節(jié)點(diǎn)間通信是否需要借助路側(cè)單元，車載自組織網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分為車間自組織型、無線局域網(wǎng)/蜂窩網(wǎng)絡(luò)型和混合型。
車載自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議可以分為基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由、基于地理位置的路由、基于移動(dòng)預(yù)測的路由、基于路側(cè)單元的路由和基于概率的路由。
車載自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景主要包括碰撞預(yù)警、避免交通擁堵、緊急制動(dòng)警告、并線警告和交叉路口違規(guī)警告等。隨著車載自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，主要涉及安全、駕駛、公共服務(wù)、商用、娛樂等。
4. 車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是以移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)作為接入網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)，主要由應(yīng)用設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、終端設(shè)施這三部分組成。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的接入方式主要有衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、無線城域網(wǎng)（WMAN）、無線局域網(wǎng)（WLAN）、無線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）和蜂窩網(wǎng)絡(luò)（4G/5G網(wǎng)絡(luò)）等
車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是以車為移動(dòng)終端，通過遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)構(gòu)建的車與互聯(lián)網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車輛與服務(wù)信息在車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上的傳輸。
車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用就是車聯(lián)網(wǎng)。車聯(lián)網(wǎng)是指利用物聯(lián)網(wǎng)、無線通信、衛(wèi)星定位、云計(jì)算、語音識(shí)別等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)智能信號控制、實(shí)時(shí)交通誘導(dǎo)、交通秩序管理、交通信息服務(wù)等一系列交通管理與服務(wù)應(yīng)用，最終達(dá)到交通安全、行車高效、駕駛舒適、節(jié)能環(huán)保等目標(biāo)。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車通過車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航及位置服務(wù)、實(shí)時(shí)交通信息服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)、汽車使用服務(wù)、汽車出行服務(wù)、商務(wù)辦公等。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)代表了汽車行業(yè)的未來方向，將為車主、乘客和道路用戶帶來更多便利和安全。但與之相關(guān)的挑戰(zhàn)包括網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)隱私、標(biāo)準(zhǔn)化以及法規(guī)和道德問題。
轉(zhuǎn)自汽車測試網(wǎng)
