【導讀】5G網(wǎng)絡具有高速、低延遲的特性，隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展與部署，提高了車聯(lián)網(wǎng)（Vehicle-to-everything或Vehicle to X, V2X）的實用性，也加快了車聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展速度。本文將為您介紹車聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)的應用發(fā)展，以及由Murara（村田制作所）推出的V2X模塊與用于V2X車輛追蹤應用的PoE類電源模塊的功能特性。
全面性的車聯(lián)網(wǎng)應用改善人類出行模式
車聯(lián)網(wǎng)（V2X）也稱為汽車互聯(lián)網(wǎng)（Connected Car），這是指在汽車上應用互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)，使汽車能夠?qū)崿F(xiàn)與外部世界的連接和通信。這種連接可以是車輛之間的通信，也可以是車輛與基礎設施（如交通燈、路側(cè)單元等）之間的通信，以及與其他設備和服務的通信。這些通信系統(tǒng)包括V2I（汽車對基礎設施、汽車對道路系統(tǒng)）、V2N（汽車對網(wǎng)絡）、V2V（汽車對汽車）、V2P（汽車對行人）、V2D（汽車對裝置）等，若能全面性的導入車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將會全面性的改善人類的出行模式。
車聯(lián)網(wǎng)的應用涵蓋了許多方面，包括車輛安全、導航和路線優(yōu)化、娛樂和信息、故障診斷和遠程監(jiān)控、自動駕駛、行為分析和保險定價，以及環(huán)境保護等領域。
車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以使車輛與交通管理中心和其他車輛之間實現(xiàn)實時通信，從而提高駕駛安全。例如，車輛可以收到來自其他車輛的警示，以避免潛在的碰撞，提高車輛的安全性。此外，車聯(lián)網(wǎng)使汽車能夠與導航系統(tǒng)和地圖服務進行連接，提供實時交通信息和最佳路線，幫助駕駛者避開塞車和擁擠路段，提供導航和路線優(yōu)化。
車上的娛樂和信息也是當前車輛設計的一大賣點，車聯(lián)網(wǎng)讓乘客可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，享受娛樂和數(shù)字內(nèi)容。這些娛樂和信息內(nèi)容將包括車載媒體、流媒體音樂、社交媒體、以及其他數(shù)字應用。
另一方面，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以協(xié)助進行車輛的故障診斷和遠程監(jiān)控，允許汽車實時將診斷信息傳送給車主或車廠，幫助識別和解決問題，這有助于提高汽車的維護和服務效率。
當然，自動駕駛已經(jīng)是新世代汽車發(fā)展的重要方向，各大車廠莫不投入眾多心力來實現(xiàn)車輛自動駕駛功能。車聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)自動駕駛技術(shù)的基礎之一，車輛間的通信和感知能力將可使汽車能夠相互配合，形成協(xié)同工作，提供更高的駕駛自動化水平。
車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以收集駕駛行為和車輛數(shù)據(jù)，保險公司可以據(jù)此評估駕駛風險并定制更個性化的保險報價，通過行為分析可以了解駕駛的開車習慣，以協(xié)助進行保險定價，當遇到車禍時，也可以依據(jù)所搜集到的駕駛行為數(shù)據(jù)，來判斷車禍肇事責任。
通過車聯(lián)網(wǎng)可以提高汽車的行駛效率，也可以協(xié)助監(jiān)測和管理汽車的排放，將有助于改善交通效率和減少對環(huán)境的影響。然而，車聯(lián)網(wǎng)也引發(fā)了一些安全和隱私問題，例如黑客攻擊、數(shù)據(jù)泄露等，因此，在發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的同時，也需要重視安全性和隱私保護措施。
5G網(wǎng)絡特性對車聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展有重大影響
新興的5G技術(shù)則對車聯(lián)網(wǎng)應用具有重大的影響，它是實現(xiàn)更先進、更高效、更可靠的車輛連接和通信的關鍵技術(shù)。由于5G網(wǎng)絡提供了比之前通信技術(shù)更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，這意味著車輛可以更快速地接收和傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)更實時的通信和反應，這對于自動駕駛技術(shù)和交通信息的實時更新非常重要。
另外，5G的低延遲特性將使車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠在極短的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳輸和接收，從而實現(xiàn)更高效的交通管理和更快速的車輛反應，這對于自動駕駛車輛來說，低延遲是確保安全的關鍵因素。
5G還可提供更大的網(wǎng)絡容量，可以同時連接大量的車輛和設備，這有助于實現(xiàn)復雜的車輛間通信和交互。此外，5G還提供更高的可靠性，確保車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
通過5G網(wǎng)絡可使車輛之間實現(xiàn)更直接的通信，車輛可以共享信息，如位置、速度、行駛路線等，從而實現(xiàn)更高效的交通協(xié)調(diào)和協(xié)作，這對于交通擁擠情況下的自動駕駛和交通流優(yōu)化非常重要。此外，5G技術(shù)還支持車輛和交通基礎設施之間的連接，如與交通信號燈、道路監(jiān)控系統(tǒng)的通信，從而實現(xiàn)更智能化的交通管理和路線優(yōu)化。
5G還提供了更高效的數(shù)據(jù)傳輸和處理能力，使車輛能夠更好地收集和分析大量的數(shù)據(jù)，這對于駕駛行為分析、故障診斷和保險定價等方面具有重要意義?？傮w而言，5G技術(shù)的應用將大大推進車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，提供更強大的車輛連接和通信能力，從而實現(xiàn)更安全、更高效、更智能的交通網(wǎng)絡。
目前在車聯(lián)網(wǎng)應用上的相關標準包括3GPP Release 14/15標準的蜂窩V2X（C-V2X），以及專為汽車單向或雙向、短距離至中距離的無線通信頻道使用而設計的IEEE802.11標準DSRC（Dedicated short-range communications, 專用短距離通信）。
采用Autotalks芯片組的先進V2X解決方案
Murata推出的V2X模塊包括Type 1YL與Type 2AN，這兩款支持DSRC與C-V2X兩種標準的模塊，可以支持V2V、V2I等V2X通訊，協(xié)助檢測進入交叉路口的車輛，防止前車發(fā)生碰撞，以及檢測盲區(qū)的車輛，可用于OBU（車載單元）與RSU（路側(cè)單元），并采用了符合AEC-Q100芯片組，支持天線設計，具備高可靠度，并是帶補償器的整體方案，Murata還可提供客戶豐富的場測經(jīng)驗。
Murata一直與V2X通信解決方案的開拓者Autotalks合作，推出開創(chuàng)性的新技術(shù)，以促進協(xié)作安全和更高水平的自動化移動的發(fā)展。這使得Murata能夠推出V2X無線模塊解決方案組合，通過該組合可以支持直接V2V和V2I通信。
為了實現(xiàn)最大的多功能性，Murata的V2X解決方案可以根據(jù)客戶的要求進行調(diào)整。當打算用于無主機配置時，它將采用Murata的Type 2AN V2X模塊。在有內(nèi)置主機的情況下，則可使用Type 1YL。這兩款汽車級單元均基于Autotalks的PLUTON2和SECTON V2X芯片組。這些模塊不僅性能一流，而且非常堅固，從而確保持續(xù)的可靠性，即使在最具挑戰(zhàn)性的操作條件下也是如此，且Murata V2X模塊能夠支持來自眾多不同供應商的V2X軟件堆棧。
使用Autotalks芯片組的Murata V2X模塊的與眾不同之處在于，客戶可以選擇他們想要使用的DSRC或C-V2X兩種V2X通信標準中的其中一種。因此，他們可以通過簡單的軟件配置，使用相同的模塊直接定址不同的地理區(qū)域（歐洲、亞洲、北美等）。這意味著系統(tǒng)設計可以保持不變，從而顯著降低相關的工程成本。
Murata推出的Type 1YL是支持V2X的無線通信DSRC與C-V2X兩種通信方式的模塊，其不僅可搭載在汽車上，也可搭載在信號機等基礎設施上。Type 1YL搭載了Autotalks公司的SECTON IC（ATK4055C）與PLUTON2 IC（ATK3200），供給電壓為5V /3.3V，支持USB /SPI /UART接口，僅有33.0mm × 27.0mm × 3.0mm的小尺寸，可支持?40℃～105℃的大溫度范圍，支持表面貼裝（SMD），模塊封裝采用金屬外殼，搭載硬件安全模塊（eHSM），提供編帶與卷盤封裝方式。
另一款Murata的Type 2AN也是支持V2X的無線通信DSRC與C-V2X兩種通信方式的模塊。此外，Type 2AN還搭載了可運行V2X中間件及應用程序與選配件Secure CAN MCU的處理器。Type 2AN搭載了Autotalks公司的CRATON2 IC（ATK4245C）與PLUTON2 IC（ATK3200），以及雙核ARM Cortex A7 CPU，僅有38.5mm × 37.5mm × 8.5mm的小尺寸，可在?40℃～85℃的大溫度范圍下工作，供給電壓為5V /3.3V，具有USB /SPI /UART /CAN /Ethernet（MAC）接口，還具有板對板連接器，以及搭載硬件安全模塊（eHSM）與半導體存儲器。Type 2AN模塊封裝采用金屬外殼，以淺盤封裝提供給客戶。Murata也可提供單個模塊及評估板（在PCB板上安裝了Type 1YL或Type 2AN的評估板），以加快客戶的評估速度。
智慧互聯(lián)的V2X應用之高度集成的PoE DC-DC轉(zhuǎn)換器方案
PoE是一種可以節(jié)省電源線，只需要通過以太網(wǎng)電纜就可以給設備供電以及傳輸數(shù)據(jù)信號的技術(shù)。它可通過以太網(wǎng)電纜傳輸數(shù)據(jù)以及對設備進行功率檢測和判斷，來傳輸設備所需要的電力，無需電源線即可在任何地方使用，如此一來V2X應用設備也可以減少電源布線的麻煩，加快智慧城市的布局。目前的IEEE PoE協(xié)議共有三個標準，分別是最早的2003年發(fā)布的PoE （IEEE802.3af），其中規(guī)定PD端設備功率為13W，PSE端為15.4W；再到2009年發(fā)布的PoE+（IEEE802.3at），其PD端設備功率上升到25.5W，PSE則更新為30W；現(xiàn)如今最新的PoE++（IEEE802.3bt）發(fā)布于2018年，其對應的PD端設備功率變更為71W，對應的PSE端設備功率為90W。
Murata的PoE DC-DC轉(zhuǎn)換器通過使用平面變壓器實現(xiàn)了小型化和薄型化，這意味著平面變壓器的初級和次級之間具有更高的電感耦合系數(shù)，因此功率損耗降低，效率也提高得更高。高電感耦合系數(shù)可降低漏感，使DC-DC轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)低噪聲。
Murata的PoE DC-DC轉(zhuǎn)換器具有PoE所需的PD控制器，此外，還設計為無需外部電容器或最小化電容器即可運行，以便客戶能夠輕松為其應用安裝PoE系統(tǒng)。
Murata推出了用于PoE的PD和PSE隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器模塊，用于PD側(cè)的MYBSP系列有5V輸出或12V輸出，功率可達72W。此外，MYBSS系列則是用于PSE的升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，可提供54V輸出，功率為30W。
Murata的MYBSP／MYBSS系列產(chǎn)品融合了符合IEEE802.3af；IEEE802.3at；IEEE802.3bt和PoE通信標準的硬件分類協(xié)議功能，采用平面變壓器，實現(xiàn)了小型化設計和高隔離強度。其符合IEEE 802.3af或IEEE 802.3at和IEEE802.3bt標準，具有占板面積小、薄型與低噪聲的優(yōu)勢，適用于-40至+85℃的工作溫度，擁有低電磁干擾的特性，支持2250Vdc輸入-輸出隔離，使用更少的外部電容器。
Murata的MYBSP／MYBSS系列不僅可節(jié)省空間與成本，還可以縮短上市時間，不僅可應用于V2X車輛追蹤方面，還可應用于無線接入點、邊緣計算系統(tǒng)、監(jiān)視攝像頭、生物特征識別、會議系統(tǒng)、LED照明、IP電話、數(shù)字標牌等領域。
結(jié)語
5G與V2X技術(shù)的相結(jié)合，使得V2X應用的實現(xiàn)不再是紙上談兵，已經(jīng)逐步朝向具體的應用實例發(fā)展，加快V2X應用的落實。Murata的多功能V2X模塊產(chǎn)品組合，能夠同時支持DSRC和C-V2X無線通信技術(shù)，此外還有小型化和薄型化的PoE DC-DC轉(zhuǎn)換器，將可幫助全球汽車客戶加速V2X的商業(yè)化，Murata的工程團隊還可以在天線設計和解決方案優(yōu)化方面為客戶提供幫助，將有助于客戶及早搶進V2X應用的藍海新商機。
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