車聯網技術與芯片的發展.馮海剛.pdf

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1、01010010101011001010101010111011Q0101010101100101101010101010100001100130101901010101100101010101011101110101010101018110010110101010101010000110010：1o11801010101010111011101016968700191010101010101000011001w0ro.ot036968490001000601010101011101110101編66個10101010101010000110010006箱和110010110101010101

2、01000011001市粉箱0010101011001010101010111011101011010101011001011010101010101000011001車聯網技術與芯片的發展The development of V2X Tech & ICs清華大學深圳國際研究生院集成電路與系統實驗室馮海剛2020年11月#page#摘要車聯網的概念與物聯網一樣由來已久。早先是以車輛之間（V2V）或車輛與服務平臺之間的通訊為目標，近年來拓展到車與萬物（V2X即車、人、路、設備、平臺、等等一切可利用的物體“”）相聯，從而實現在車輛運行中提供不同的功能服務。V2X系統中涉及大量信息采集、交互、處理的

3、技術。同時，伴隨著芯片技術的不斷發展，車聯網數據通訊所追求的即時性以及大春吐率正在逐步地實現和滿足。進一步促進了新一代車聯網（V2X）市場的發展。2#page#清華大學深圳國際研究生院清華大學與深圳市合作共建的公立研究生教育機構-布局清華大學一流的工科學科并輔以創新管理-與深圳市的產業發展需求高度契合集成電路與系統（ICAS）實驗室承擔和完成多項國際、國家和省市級科研項目，同時與產業公司緊密合作、聯合開發，已轉讓多項專利技術成果。多年深耕手兩個方向：-通訊系統集成電路（loT，4G/5G，V2，等）-醫療電子集成電路（顆鏡膠囊，神經刺激器，等）3#page#車聯網在國內外的發展歷程3GPP華為

4、、奧迪日本車機裝載歐洲6家日本開5G-R16率達到90%、寶馬、戴汽車制造始研究著重加強姆勒等公司美國交通部發商成立車間通了V2X的推出5G汽布了智能交通car2car訊定義車聯盟戰略研究計劃通信聯盟1960200020072009/20102013/14/15/1620203G和LTE技術中國車聯網系統項目啟歐美啟動動WiFi/BT/GPRS/GPS開始應用于車車間網聯載通訊和遠程等物聯網和通訊手段推系統項目控制廣到車聯網#page#車聯網需要的技術環境傳感身份識別精確定位信息安全高速通訊分析技術5#page#車聯網需要的技術一識別身份識別圖像識別車牌（大量AI企業）超高頻RFID精確定位（

5、電子車牌）環境傳感其它電子標簽6#page#超高頻RFID技術工作在856-960MHz頻段，閱讀距離10米傳送數據速度快，讀取速率可達170張/秒標簽存貯數據量大，可用數據區：240位EPC碼防沖突機制，單次可批量讀取多個電子標簽數據保存時間10年深圳市及國內幾個試點城市部分車輛已經開始部署超高頻RFID電子車牌#page#超高頻RFID芯片國外廠商-音頻杰、恩智浦、意聯、等國內廠商一華大、易華錄、睿芯聯科、等RAY-LANKSIMPINJIMPINJ?；摽艻NDYR2000INDYR500RL3008#page#車聯網需要的技術一定位身份識別車輛絕對位置（在地圖上的坐標精確定位車輛相對位

6、置環境傳感與其他車、物、人9#page#定位技術絕對位置-衛星導航系統一北斗、GPS、GLONASS-手機基站相對位置-UWB、WiFi、BLE5.1-雷達ADAS系統-方向、高度傳感器10#page#定位技術一北斗北斗系統自2000年開始部署，2020年6月23日完成全部組網衛星發射北斗衛星導航系統三階段部署靜止軌道、中2圓軌道、同步階段完成三號系統完成二號系統2009年軌道幾種高度1階段2004年啟動北斗三號系統建設完成一號系統的衛星。啟動北斗二號系統建設2020年底1994年2012年底發射30顆衛星，實現全提供導航、報球服務。啟動北斗一號系統建設共發射14顆衛星，實現亞太區域服務；文、

7、星基增強2000年-2003年2000年-2003年間發、搜救等服務射5顆衛星，實現中國7區域服務11#page#定位技術一GPS全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星于1994年布設完成位于距地表2萬200公里的上空，運行周期為12小時均勻分布在6個軌道面上（每個軌道面4顆），保證任何地方、任何時間觀測到4顆以上的衛星波段：L1L41.57542GHz,1.22760GHz，1.38105GHz,1.84140GHz12#page#車聯網需要的技術一通訊高速通訊傳感器數據回傳信息安全車輛信息回傳平臺車、物、人、設備分析技術等相互直傳13#page#車聯網高速通訊技術WiFiP2XM2MV2X

8、LTE-V12XC2CDSRCV2V14#page#V2X通訊技術一DSRCDSRC通信目標1公里內。在5.855.925GHz內分7個頻道（10M帶寬）ReservedMHzCH172CH 174CH 176CH 178CH 180CH 182CH 184ServiceServiceServiceControlServiceServiceService（safety only）（safety only）每輛車在此以每秒1020次的頻緊急信息在此以更高率，交互DSRC基礎安全信息的優先級進行傳播每一條基礎安全信息都包含兩部分信息：強制性信息，包括位置、速度、方向、角度、加速度、制動系統狀態和車

9、輛尺寸可選信息，例如防抱死系統狀態、歷史路徑、傳感器數據、方向盤狀態等。16#page#DSRC協議通信流程RSU循環發送幀控制信息車輛進入RSU有效范圍內，OBU回復信息請求連接建立RSU發送響應信息，再與OBU相互確認，建立連接連接基于連接，針對應用服務類型進行數據交換信息保障差錯控制，設置數據幀私有標志，控制重傳機制交互RSU（roadsideunit）發送釋放連接信息，連接OBU（onboardunit）確認釋放，由連接釋放計數器釋放連接釋放117#page#V2X通訊技術一從DSRC到LTE-VDSRC（802.11p）基于802.11a擴展而來物理層采用OFDM（正交碼分多址）調制

10、方式，MAC層采用基于CSMA/CA（載波偵聽多路訪問/沖突避免）的EDCA接入機制。在路況復雜網絡負載較重時無法很好的解決沖突檢測中系統資源花費過大的問題。LTE-V是面向智能交通和車聯網應用、基于4GLTE（3GPPRel.14）系統的演進技術。能夠處理多應用類型，提升低時延、可靠性及節點接入公平性等方面效能。18#page#LTE-V兩種通信方式：集中式/蜂窩式（LTE-V-Cell）-基站作為控制中心-傳輸帶寬20MHz（可擴展至100MHz）-峰值速率500Mbps-時延：用戶面時延10ms，控制面時延50ms分布式/直通式（LTE-V-Direct）無需基站作為支撐-引入了新的設備

11、到設備（Device-to-Device，D2D）短距離直接通信接口PC519#page#LTE-V2X應用場景圖Mobile LTE/CellularNetworkAppllaatonsOEMback endRoadsideFinfrastructureEdgecloud(MEC）Vehide（eNB-typeRSU）+Core NetworkmnBement33LTEV2N2LTEV2N2VNB-1oLTEV2N2PParkinLTELTEeMBMSV2N21LTEV2N21Road sideinfrastructureLTEV2PLTEV2VLTEV2V（UE-typeRSU）住LTEV

12、21Source:“V2X White Paper by NGMN Alliance v120#page#DSRC芯片Dialog FC3860 （SoC）ddialogFC3860-5790MHz5840MHz（802.11p）XTALPLL1ARM926EJ48MHzXTALPLL2NXP SAF5400 （SoC）2-Ch8-bitADC32kHz1-Cache32kBDMAUSB1.1FSVC-760 MHzand5.850 to5.925 MHz12Cx2D-Cache16kBRFTranscewerDSRC ModemSPk2- EU/US/JP/KOR marketsUARTX3

13、SRAMTRXpipeARM SubsysteSecuriySystem128kB福2S8SecureLNAPAADCDACECDSAGPIOWachdogROMSmart CardTRXpipe4kBInterfacePWMx4LNAPAADCDACExtemal MemoryARMSubsystemHostIFAudio DACTimersControllerAUXARMSPIARMSubsystomPAD MultiplexerSystomSDIOdebugCalbraonRMIDSPHWACC50n5oSystemMemoryPeripheral 1FUARTNASAF5400SRAM

14、ROM21GPIO#page#DSRC芯片（I）NXP TEF5100（TRX）+SAF5100（BB760MHz,2.4GHz,5.4GHz,5.8GHz，802.11p，802.11a/b/g/nand 5.9 GHz角通商防全角創膠公店80MApplcationSubsystemMode8SDISubsystemSAF5100CORM COk#page#LTE-V2X芯片Qualcomm 9150 C-V2X ASIC一 C-V2X direct communication mode- Vehicle-to-Infrastructure （V21）， Vehicle-to-Vehicle

15、（V2V） and Vehicle-to-Pedestrian （V2P）-5.9 GHz ITS spectrum (LTE TDD Band 46D andBand 47，Rel.14）23#page#LTE-V2X模組華為MH5000模組-基于Balong50005G芯片-單芯多模，支持SA/NSA雙組網，同時支持第三方應用開發，也是業內首款集成5G+V2X技術的模組華為5G車載模組HUAWEI5GHUAWEI5GModiuleMH5000MH500024#page#LTE-V2X模組（）大唐高鴻DMD3A模組-全面支持3GPP/CCSA/C-ITS/CSAE發布的C-V2x協議GOHI

16、GHDMD3AUMCC1A1001ADM13A11101940000008MADEIN CHINA25#page#DSRC+C-V2XAutotalks Pluton2 (TRX） + CRATON2-IEEE802.11p DSRC, C-V2X direct communications（PC5），andIEEE802.11a/b/g/n/ac-Dual-channel 5.15-5.93GHzPLUTON-Single-channel 2.4GHzRF TransceiverCRATON2Secure&RutotalksComplete GlobalST ARMV2X SolutionCRATON2VQb35b863ADOU MSFRA 3Rb35Vehicle Bus0126#page#謝謝！