解密車聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)

由于無線通信技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛運(yùn)用，用戶對(duì)于車輛通信的需求也不斷增強(qiáng)，使得各大汽車廠商開始關(guān)注車載通信，也有了在汽車中應(yīng)用無線通信技術(shù)的想法，在這種大背景下，才有了車聯(lián)網(wǎng)這項(xiàng)技術(shù)。

在車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)里，車載通信是關(guān)鍵技術(shù)，相比其他領(lǐng)域，無線通信技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用無處不在。如越來越多的ETC（ Electronic Toll Collection ） 不停車收費(fèi)系統(tǒng)的核心技術(shù)，就是使用基于5.8GHz的微波專用短程通信DSRC（Dedicated Short Range Communications），車載終端上內(nèi)置的無線通信模塊，其2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)就是基于無線蜂窩電話的通信方式，而部分汽車的防盜系統(tǒng)，采用的是無線射頻識(shí)別RFID（Radio Frequency Identification），也是一種無線通信技術(shù)。因此，如何在車聯(lián)網(wǎng)中運(yùn)用好無線通信技術(shù)，是必須重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)話題。

整車市場目前的車內(nèi)無線通信技術(shù)

通常情況下，無線通信在車輛通信領(lǐng)域的應(yīng)用是通過汽車電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，汽車電子包括四大部分，分別為動(dòng)力控制、底盤控制、車身電子和車載電子，車載電子就包括車載終端，而無線通信技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用是通過車載終端這個(gè)載體實(shí)現(xiàn)的。車聯(lián)網(wǎng)由車內(nèi)網(wǎng)和車外網(wǎng)組成，而車外網(wǎng)包括互聯(lián)網(wǎng)和車輛自組網(wǎng)。因此，根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)的定義，車聯(lián)網(wǎng)的通信場景可分為車內(nèi)無線通信和車外無線通信。

對(duì)于車內(nèi)無線通信來說，它也是車聯(lián)網(wǎng)中車內(nèi)網(wǎng)的通信，車內(nèi)無線通信通常的應(yīng)用場景主要有車載收音機(jī)、車載藍(lán)牙電話、車載音箱、智能鑰匙、胎壓監(jiān)測等，車內(nèi)無線通信采用的通信方式有FM/AM、ASK/FSK、藍(lán)牙、Zigbee、RFID、NFC及WiFi。FM/AM即調(diào)頻收音機(jī)/調(diào)幅收音機(jī)，收音機(jī)已經(jīng)是汽車的標(biāo)配，而這種無線通訊方式除了要利用原車音響時(shí)使用之外，其他應(yīng)用場景很少見。

——ASK/FSK的無線通信

ASK/FSK的無線通信方式使用最多的場景為汽車鑰匙，也有一部分胎壓監(jiān)測傳感器也使用這種方式進(jìn)行傳輸。ASK（Amplitude Shift Keying，簡寫為ASK）即幅移鍵控，F(xiàn)SK（Frequency Shift Keying，簡寫為FSK）即頻移鍵控，汽車鑰匙多用ASK調(diào)制方式，復(fù)雜一點(diǎn)的有雙頻點(diǎn)FSK，甚至還有多頻點(diǎn)ASK的。2005年信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的《微功率（短距離）無線電設(shè)備的技術(shù)要求》規(guī)定，汽車能夠使用的載波頻率314-316MHz，430-432MHz，433.00-434.79MHz，發(fā)射功率限值為，10mW，因此常見的頻段為315MHz和433MHz。

——車載藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙是一種支持設(shè)備之間短距離通信的無線通信技術(shù)，采用的頻段為2.4GHz，通訊距離為數(shù)十米之內(nèi)，傳輸速度快、抗噪聲性能強(qiáng)。藍(lán)牙能在包括移動(dòng)電話、無線耳機(jī)、等相關(guān)設(shè)備之間進(jìn)行無線通信。藍(lán)牙出現(xiàn)的原因是解決設(shè)備間通過RS232數(shù)據(jù)線連接的不便，通過藍(lán)牙替代設(shè)備間的數(shù)據(jù)線連接，現(xiàn)在已被應(yīng)用于語音通話及設(shè)備接口。由于車內(nèi)通訊的距離在十米之內(nèi)即可涵蓋車輛全部內(nèi)部空間，因此，藍(lán)牙是車內(nèi)通信常見的一種無線傳輸方式，如藍(lán)牙車載電話、藍(lán)牙OBD、藍(lán)牙音箱等，尤其是車載電話應(yīng)用最為普遍。藍(lán)牙技術(shù)在推廣時(shí)最大的瓶頸在于價(jià)格昂貴、通訊距離太短，其次藍(lán)牙屬于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式，不適合于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。

——Zigbee

Zigbee是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞，和藍(lán)牙類似，也是采用2.4GHz頻段的短距離無線通信技術(shù)，Zigbee的特點(diǎn)是簡單、低功耗、低成本、低速率、支持大量節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒖焖佟⒖煽俊踩igbee的基本速率是250kb/s，當(dāng)降低到28kb/s時(shí)，傳輸范圍可擴(kuò)大到134m，可獲得更高的可靠性。Zigbee在汽車汽車輪胎壓力監(jiān)測中的應(yīng)用比較普遍。

——FRID無線射頻識(shí)別

RFID又稱無線射頻識(shí)別，采用1-100GHz頻率范圍的微波通信，是一種適用于短距離識(shí)別的無線通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。RFID在車內(nèi)通信應(yīng)用最多的是汽車RFID無鑰匙啟動(dòng)或者RFID鑰匙。

——NFC通信技術(shù)

NFC是基于RFID發(fā)展而來的一種提供快速、便捷的類似于RFID的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并能兼容現(xiàn)有的被動(dòng) RFID設(shè)備。NFC在13.56MHz頻率運(yùn)行于20厘米距離內(nèi)，其傳輸速率有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三種。 和RFID不同，NFC采用了雙向的識(shí)別和連接，其傳輸范圍雖然比RFID小，但由于NFC采取了獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)，具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。和藍(lán)牙相比，兩者都可以集成到移動(dòng)電話中，但NFC不需要復(fù)雜的設(shè)置程序，且價(jià)格也更為低廉。如果手機(jī)和車載終端都支持NFC，那么當(dāng)手機(jī)和車載終端在有效距離以內(nèi)時(shí)，可輕松地將兩者連接起來，并能將手機(jī)的音樂、視頻等媒體文件以及手機(jī)地圖上的路徑方便地傳輸?shù)杰囕d終端。另外，NFC還可以用作汽車鑰匙。

——車載WiFi

WiFi（Wireless Fidelity 即無線高保真）是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如pad、手機(jī)）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。WiFi的特點(diǎn)是覆蓋范圍廣，進(jìn)入門檻低，傳輸速率高，可靠性高。WiFi組網(wǎng)靈活，建網(wǎng)快速便捷，價(jià)格適中，可移動(dòng)性好，因此應(yīng)用非常普及，目前國內(nèi)支持android的車載終端基本全部支持WiFi技術(shù)，并且有很多行車記錄儀、車載DVR都支持WiFi技術(shù)。

車聯(lián)網(wǎng)外網(wǎng)通信實(shí)現(xiàn)智能化

車外無線通信也就是車聯(lián)網(wǎng)中車外網(wǎng)的通信，也泛指車聯(lián)網(wǎng)的通信，也就是V2X（Vehicle to X）。其中X指可以與車相連的所有事物及場景，常見的有V2V（Vehicle to Vehicle ）即車與車通信，V2I（Vehicle to Infrastructure）即車與路邊基礎(chǔ)設(shè)施通信，V2P（Vehicle to Person）即車與人之間通信，車聯(lián)網(wǎng)就是通過V2X可對(duì)車內(nèi)網(wǎng)及車外網(wǎng)信息的提取及有效利用，提供包括實(shí)時(shí)路況、道路信息、行人信息等于交通、安全、管理以及娛樂有關(guān)的綜合性服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)盲區(qū)預(yù)警、多車協(xié)同換道、交叉口沖突避免、行人非機(jī)動(dòng)車避撞、緊急車輛優(yōu)先通行、車速引導(dǎo)、車隊(duì)控制、車隊(duì)協(xié)同通過信號(hào)交叉口等，實(shí)現(xiàn)“人-車-路-環(huán)境”的和諧統(tǒng)一，提高交通效率，減少擁堵，提高駕駛的安全性，實(shí)現(xiàn)真正的智能交通。

根據(jù)V2X的定義可知，車外通信的方式多種多樣，其中最常見有2G/3G/4G長距離通訊以及基于短距離的無線通信的DSRC、RFID及WiFi。

2G通常指基于歐洲的GSM網(wǎng)絡(luò)以及CDMA2000 1x。GSM網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用廣泛的是GPRS（General Packet Radio Service）即通用無線分組業(yè)務(wù)和EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution ）即增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)。GPRS是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接，也稱2.5G網(wǎng)絡(luò)，速率最高可達(dá)到115Kbps。EDGE是一種從GSM到3G的過渡技術(shù)，它主要是在GSM系統(tǒng)中采用了一種新的調(diào)制方法，也稱2.75G網(wǎng)絡(luò)，速率最高可達(dá)到速率384Kbps。目前中國移動(dòng)和中國聯(lián)通支持GSM的2G網(wǎng)絡(luò)。2G網(wǎng)絡(luò)另外一種就是CDMA1x，CDMA 1X是指CDMA2000 的第一階段其最高速率在2M以內(nèi)，目前中國電信支持CDMA1x的2G網(wǎng)絡(luò)。2G網(wǎng)絡(luò)在車聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用最多的是GPS車載終端、OBD以及電子狗。

3G是第三代移動(dòng)通信技術(shù)，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)，是將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。目前主要有三個(gè)主流3G標(biāo)準(zhǔn)，分別是中國電信的CDMA2000，中國聯(lián)通的WCDMA，中國移動(dòng)的TD-SCDMA。目前3G網(wǎng)絡(luò)在車聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用最多的是車載終端、車載錄像機(jī)以及少部分OBD，主要以中國聯(lián)通的WCDMA和中國電信的CDMA2000為主。

4G指的是第四代移動(dòng)通信技術(shù)，該技術(shù)包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等。4G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是通信速度快，網(wǎng)絡(luò)頻譜寬，目前4G中以LTE的應(yīng)用最廣泛，國內(nèi)三家運(yùn)營商中國移動(dòng)、中國電信和中國聯(lián)通，都拿到了TD-LTE制式的4G牌照。4G網(wǎng)絡(luò)在車聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用最多的是車載終端、車載錄像機(jī)以及少部分OBD。

DSRC（Dedicated Short Range Communications）即專用短程通信技術(shù)，DSRC是一種高效的無線通信技術(shù)，提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，并保證通信鏈路的低延時(shí)和低干擾，由安裝了車載單元（OBU）的車輛和路邊單元（RSU），通過DSRC無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)車輛間通信（V2V）和車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施通信（V2I）的一種新型的移動(dòng)無線通信網(wǎng)絡(luò)。DSRC是ITS標(biāo)準(zhǔn)體系框架中的重要組成部分，是整個(gè)智能交通服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。DSRC可以實(shí)現(xiàn)在特定小區(qū)域內(nèi)（通常為數(shù)十米）對(duì)高速運(yùn)動(dòng)下的移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別和雙向通信，DSRC可實(shí)時(shí)傳輸圖像、語音和數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)V2I、V2V雙向通信，DSRC廣泛地應(yīng)用在ETC不停車收費(fèi)、出入控制、車隊(duì)管理、信息服務(wù)等領(lǐng)域，并在車輛識(shí)別、駕駛員識(shí)別、路網(wǎng)與車輛之間信息交互、車載自組網(wǎng)等方面具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

綜上所述，車聯(lián)網(wǎng)是無線通信技術(shù)、衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)、汽車電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的綜合產(chǎn)物，只有做好無線通信技術(shù)的積累，才能開發(fā)出適合車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的車載設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)真正的車聯(lián)網(wǎng)。