LTE將帶動多樣化的汽車應用

摘要：本文探討了LTE帶動多樣化的汽車應用，具體舉例說明LTE會給未來汽車帶來的應用變化，提出未來汽車制造商能為支持LTE功能的新款汽車提供新的服務并產生新的營收模式及應用方法。本文網絡版地址：http：//www.eepw.eom.cn/article/267425.htm

關鍵詞：LTE;汽車應用;寬帶連接

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.1.006

2014年在拉斯韋加斯舉行的全球年度最大消費電子產品展-CES中，配備了智能和寬帶連網的汽車已成為會場亮點。

所有重要的汽車供貨商都展示了配備先進導航與信息娛樂系統的新型汽車。整體而言，4G LTE是推動這些創新設計的關鍵技術。 LTE擁有高速度、低延遲、IP連網等特性，能實現全新一代的高質量車載應用，為駕駛員和乘客提供具備豐富視頻的通信、導航、信息、娛樂和基于地理位置的服務。

與上一代蜂窩通信標準相比，LTE的速度和服務質量保證可大幅提升車載系統的性能：不僅可提供先進與多樣化的服務，而且質量更佳。對于利潤率通常遠低于汽車零售價格10%的汽車產業來說，LTE另辟蹊徑，使汽車制造商能為支持LTE功能的新款汽車提供新的服務并產生新的營收模式。

帶寬演進

Nortel時任首席技術官PhilEdholm曾于2004年提出“Edholm定律”，意指廣域無線網絡（如LTE、UMTS等蜂窩技術）、短距離無線網絡（如Wi-Fi之漫游技術）、和固定線路（如銅線、光纖等有線網絡）的連接速度會趨于相同。此定律宣稱，當技術將來發展到某一點，蜂窩通信的速度將與短距離通信相同，并在實際應用中完全取代固定線路網絡（“有線網絡的終點”），而發展的趨勢也證明事實確實如此。

目前商用網絡的部署情況來看，辦公室以太網的速度已經達到1-10Gbps，家用電纜服務的速度為100Mbps-lGbps， Wi-Fi （802.lla，b，g，n）和Wi-Fi （802.llac）的速度分別為300-600Mbps和1Gbps。隨著未來幾年“LTE-Advanced”的部署，其上行速度最高將達500Mbps，下行速度達1Gbps。

LTE推動汽車新應用

信息娛樂/移動熱點

Audi（奧迪汽車）于2014年3月宣布，2015年的新款Audi A3將配備4GLTE。Audi Connect 4G服務可提供Google Earth（圖3）和StreetⅥew地圖來導航，并可通過語音識別和音頻讀出，支持Google搜尋與因特網/社交媒體瀏覽功能。此外，在線音樂/視頻播放、防撞輔助、以及最多可支持另外八臺乘客設備的集成4G/Wi-Fi路由器，使汽車搖身變成一臺移動網絡熱點。

交互式電視和電影

由于4G LTE網絡性能更好，因此無需緩沖或等待就能播放HD電影，并且多位用戶可以同時觀看。

現場直播與廣播內容

世界杯足球賽或美式足球超級碗這類熱門的運動賽事，往往會吸引全球數億人同時觀看。為了處理這種高需求的現場實時內容，LTE的增強型多媒體廣播多播服務（E-MBMS，LTE實現Google Earth導航功能Enhanced Multimedia Broadcast MulticastServices）為LTE網絡上接收相同內容的所有用戶（廣播）或選定數量的用戶，提供一種低延遲、高頻譜性能的方式。它是通過點到多點傳輸（多播）來實現的，此時一個現場視頻流會經由網絡核心進行傳輸，再按網絡邊緣的需求復制并分發給觀眾或用戶。

制造商自有品牌移動設備

Audi在2014年一月舉行的消費電子展（CES）上宣布，將開發Audi自有品牌的平板電腦。該公司表示，這將是一臺“全功能的Android平板計算機”，安裝在前排座椅頭枕的背面，供后座的乘客使用。

該公司還指出，此平板電腦將于四到五年內投入量產。放置在車內，超級杯的LTE多播系統較之第三方移動設備，它與同品牌的汽車能夠更好地集成。該平板電腦的制造將符合嚴格的汽車環境規范。

乘客能利用此平板電腦來控制收音機、媒體和導航系統，并查看關于汽車行駛狀態的數據。由于此設備采用Google Android操作系統，它還能使用Google Play應用程序商店中的所有應用程序、電影和音樂。另一個有趣的特性是，在路上看到一半的電影，還能在家中的客廳繼續播放。

增強實境和抬頭顯示器（HUD）

LTE可借助因特網的強大功能與豐富內容，進一步推進這一趨勢的發展。舉例來說，通過攝影機和道路傳感器的實時響應，并與周圍車輛的信息結合在一起，可監測可能發生的交通事故。數據在云端處理，然后傳送給所有汽車。由于LTE具備低傳輸延遲的特性，實時獲取周圍車輛的相對速度是有可能實現的。

然后，這些“智能汽車”便會依此更改屏幕上的車道指示，甚至在檢測到危險路況之前自動變更導航選擇。駕駛員能看到前方車輛以紅框顯示，并有綠色箭頭指示應切換至哪一個車道。駕駛員的視線完全無需離開道路，便能看到所有相關的信息。其它會顯示的輔助信息還包括：鄰近的加油站位置（和價格）、服務、停車或過路收費方式等，并能如圖6所示，實時更新前方路況。

向后兼容現有技術

我們將看到，隨著這些服務成為汽車的標準配備，以及LTE網絡擴大到100%的覆蓋率，現有的2G和3G技術會逐漸被淘汰。然而，在過渡期內，我們還是需要在汽車內提供與2G和3G技術的向后兼容性（“LTE多模”），以確保能隨時保持連網，而不只是在目前擁有良好LTE覆蓋的城市或靠近城市的地區才有網絡可用。

雖然要實現上述許多應用，最好是利用LTE技術，但廣泛覆蓋的HSPA+網絡（最新的3G標準版本）也能提供42Mbps的下行速度一雖然延遲較長。我們必需了解，峰值數據傳輸率只能在理想條件下獲得，其帶寬由共享同一蜂窩的多個用戶來共享。這是LTE勝出的另一個領域，因為LTE的OFDMA調制方案使共享帶寬的人數遠超3G。

在LTE無法覆蓋的地區，HSPA+仍能為一定數量的用戶提供質量尚可的服務。自適應視頻/音頻編碼技術，例如因特網上常用的（如YouTube），能根據帶寬可用性的改變來實時下調性能。它與本地數據緩存配合使用，便能提供高質量體驗，并根據網絡條件需求適時在LTE和HSPA+之間切換。

音頻通信是另一個重要需求，任何一種支持LTE網絡的信息娛樂系統都將集成免提語音通話功能，使駕駛員能安全地撥打并接聽電話。此外，一些新的應用，如私人秘書服務（concierge service），也需要語音互動功能，因為這是一邊駕駛一邊通話的最安全、自然且舒適的方式。由于2G/3G高質量電話服務在全球范圍廣泛覆蓋，在未來的一段時間內，汽車仍需維持2G/3G網絡相連。

最后，歐洲eCall系統這類緊急呼叫系統的鋪開，要求蜂窩通信網絡覆蓋范圍遍及整個歐盟區域。由于GSM已在歐洲（和全世界）建立完善，而且eCal米用極低的帶寬，因此這也是需要汽車維持2G連接的另一個原因一至少在LTE未全面覆蓋與普及之前仍需如此。

LTE汽車需求

無線頻譜與天線

眾所周知，LTE服務擁有非常復雜的地理區域與無線頻段組合。目前定義的LTE頻段已經超過40種，而在許多地區，必須至少能同時支持5或6個頻段。因為汽車經常會跨地區漫游，例如從北美到南美，或從東歐到西歐，所以汽車可能需要支持多達10個LTE頻段。

除此之外，LTE采用2個天線的MIMO設計（多重輸入與多重輸出，發送器和接收器兩端都須采用多個天線以提高性能），并可能進一步發展到四個天線。由于在汽車兩端安裝多個天線布線難度很高，因此最好將蜂窩調制解調器一分為二：一部分是數字組件，放在車內;另一部分是射頻拉遠頭，與天線一起放入一個外部裝置，，如現在很多汽車都有的“魚鰭”。更復雜的設計是，“魚鰭”中已包含數個天線，可支持GNSS、FM和數字收音機等，所以謹慎的系統設計與RF共存模型會變得非常重要。

環境需求

由于汽車的使用壽命很長，而且需忍受嚴格的環境條件（熱、冷、振動），因此所有車用部件都應符合嚴格的質量與性能標準，美國的汽車電子委員會（AEC）已針對這些要求制定了規范。

AEC-Q100是蜂窩調制解調器需要滿足的關鍵需求，它定義了電氣、使用壽命和應力可靠性等參數的測試。其主題是該設備在工作溫度范圍增大后的可靠性，這取決于該設備在汽車內所處的位置。例如，車艙內的應用可能需要滿足Grade 3（-40to+85C）;儀表板應用需滿足Grade 2（-40 to +105C）;而在空間狹小，且受日曬的位置，則需符合Grade l（-40 to+125C）。

系統架構

另一個需要考慮的問題是LTE應如何與車內現有的技術集成。以下有三個重疊的需求。在實際應用中、每一個需求都可能由不同的設計團隊來開發，采用不同組件供貨商的產品，并按照客戶的喜好來安裝。

Cypress和Spansion通過40億美元的全股票交易進行合并

近日，賽普拉斯半導體公司和Spansion公司宣布達成一項最終合并決議，該合并以全股票方式進行，是一項免稅交易，總價值約40億美元。合并后的公司年營業額將達20億美元，成為用于嵌入式系統的微控制器和專用存儲器的全球領先供應商。

此項合并交易所帶來的協同效應預計將在未來三年中每年為公司節省1億3千5百萬美元的成本，并且在交易完成后的第一個完整年度中提升非通用會計準則（non-GAAP）下的收入。合并后的公司仍將繼續按照每季度每股0.11美元向股東支付股息。該項交易的完成尚需通過一些常規程序，包括賽普拉斯和Spansion股東的批準，以及美國、德國和中國監管部門審查。該交易已獲得賽普拉斯和Spansion董事會的一致通過，預計將于2015年上半年完成合并。