【導讀】“世界上最遙遠的距離，是同一個桿子上紅綠燈和攝像頭之間的距離。因為它們雖然挨的很近，但一點關系都沒有?！眮碜灾袊こ淘涸菏客鯃缘倪@段話，點出了智慧城市建設中存在的問題——汽車和路網、各種交通設備之間，都尚未完全實現互聯互通。
當前許多智能汽車已經具備Level 2級輔助駕駛能力。但要繼續向L3、L4級的自動駕駛邁進，僅僅靠單車智能是不夠的，更需要的是車路協同技術發展和場景普及。車輛依靠自身的感測與計算能力，可以感知車輛周圍數十米的環境；而透過車聯網的協助，則可以將感知范圍提高到數百米，從而給予車輛更多的反應時間。
C-V2X：車路協同的連接技術基礎
車路協同，顧名思義就是車輛和整個道路系統要協同起來，構建一個車聯網，實現各個節點之間的互聯互通。車聯網亦稱V2X，可以按照連接場景劃分為四個不同的部分。
1. 車輛之間的互聯（V2V），可以減少車輛之間的相互碰撞事故；
2. 車與基礎設施之間的互聯（V2I），可以優化交通信號燈的定時和優先級；
3. 車與人之間的互聯（V2P），可以給行人/騎行者提前發出安全警報；
4. 車與云端的互聯（V2N）則可以讓車輛實時獲得交通、天氣等即時信息，并為其提供定制導航和云服務。
而像車隊管理和隊列行進這些復雜場景，則需要V2V和V2N一起來實現。
在車聯網硬件設備層面，車端需要有OBU（On Board Unit），而在路側需要有RSU（Road Side Unit），此外還需要通信基站和云端控制系統。不同設備之間的通信需要依靠射頻無線連接技術，而道路狀況復雜多變，連接質量關乎整個道路系統的安全運作，因此對于通信技術的時延和可靠性的要求極高。
圖1：C-V2X
（圖源：Qorvo官網）
車聯網無線通信技術有DSRC（IEEE 802.11p）和C-V2X兩種。DSRC在短距通信的延遲更低，而C-V2X的帶寬更高、傳輸距離更長。近年來在3GPP的推動下，C-V2X在近距離場景中的性能不斷增強，而DSRC卻注定無法解鎖遠距離通信的場景，因此C-V2X逐漸成為了車聯網的事實標準。
圖2：C-V2X發展歷程
（圖源：3GPP）
早在2015年，3GPP就開始在Release 14上加入V2X標準研究；并逐漸在后續的標準迭代中確立了V2X的分類、主要應用場景和技術規范。在去年6月份，Release17宣布凍結。R17特別針對短距通訊場景進行了增強，在設備與設備之間直接通訊（D2D）上擴充新的側鏈（Sidelink）功能，通過PC5接口直接實現V2V/V2I的通信。接下來R17雖然還會有些細節的能效改善，但車聯網標準制定已完成最主要的部分，未來車聯網的加速商業化將是發展重點。
車聯網下一階段：邁向大規模商用
R16確定之后，車路協同在技術路線上標準和規范都已經確立。接下來在產業發展的初期階段，要大力建設車聯網基礎設施，同時也要有相應的法規松綁和調整。我國已經將車聯網列入了十四五發展重點，目前在各省市也紛紛劃定出了試點區。
實現車聯網的大規模普及，需要在四個層面上積極推進。硬件層面，提高路側設備和車載設備的滲透率，尤其是路側通信單元的基建投入。用戶層面，要提高公眾的感知度。生態層面，跨部門跨行業的協同合作要繼續加強。商業層面，要持續進行商業模式探索，挖掘經濟效益，實現正向價值的循環。一個重要的邏輯是，要使V2X真正發揮作用，就需要實現大規模應用，行業內滲透率越高，其發揮的作用和準確性也會越高。
圖3：2023 CES的隧洞乘運服務
（圖源：The Boring Company官網）
目前R17已經凍結，R18的預研也已經開始。著眼未來出行場景的要求，車聯網的技術發展呈現四個趨勢。第一，支持頻率緯度的擴展使用，支持毫米波及非授權頻譜應用。第二，節電方式的直通通信的發展。第三，直通通信的定位和同步技術繼續演進。第四，ADAS與C-V2X實現跨域融合。
圖4：V2X大規模部署時間線
（圖源：5GAA）
V2X芯片選型：一切為了連接質量
在車載通信單元（OBU）和路側通信單元（RSU）的BOM成本中，C-V2X芯片組的價值占到了一半，這部分主要由通信芯片廠商提供，而剩下的一半芯片價值，則是傳統芯片廠商所擅長的領域。C-V2X芯片組雖然價值高，但芯片選擇較少，更容易進行器件對比。而其余的芯片種類多、選擇多，在選型上的難度則更高。
在此，我們為大家推薦幾款有特色的車聯網應用半導體器件。
在V2X應用處理器的選擇上，可以考慮NXP Semiconductors的i.MX 8X應用處理器。該處理器內部集成了多達4個Arm Cortex-A35內核、用于實時處理的Arm Cortex-M4F內核以及集成式Cadence Tensilica HiFi DSP，適用于車輛遠程信息處理、V2X、寬帶調制解調器和網關的解決方案。結合NXP的RoadLink SAF5400 DSRC，可以構建距離的V2I和V2P應用。我們推薦的具體產品型號在貿澤電子的料號為MIMX8DX2AVOFZAC。
圖5：i.MX8XL V2X方案
（圖源：NXP）
V2X系統需要實現高性能可靠的無線傳輸，則對射頻天線、連接器等提出了更高的要求。而Molex是目前唯一一家能夠結合無線和有線車輛通信解決方案專業知識的一級供應商，為汽車行業提供從云到傳感器再到后端的完整端到端系統。
在V2X車載單元（OBU）的天線選擇上，我們推薦Molex的多集線器5合1天線。該天線內置2個蜂窩（LTE、5G）MIMO集線器、2個Wi-Fi（三頻段）集線器和GPS功能，因此可以覆蓋LTE-V2X、SDRC協議或5G-V2X的應用頻段。
自動駕駛和V2X的跨域融合將會是未來的技術趨勢，在這種應用場景中，多天線的方案是更符合應用需求的。Molex的多集線器5合1天線結合多個WiFi、5G天線和導航GNSS，能夠給自動駕駛汽車獲取大量、多類型的數據提供足夠的帶寬支持。
此外，該天線采用薄型設計，易于安裝，同時達到了IP67防護等級，非常適合用于商用車輛的無線應用。該天線屬于Molex的新產品，目前在貿澤電子有售，具體料號為216589-1000。
圖6：Molex 5合1天線
（圖源：Molex）
在路側通信單元（RSU）的射頻連接器選擇上，我們推薦同樣來自Molex的SMP-MAX和SMP-MAX EVO 50Ω射頻連接器。這是一款板對板和板對濾波器的射頻連接器，具有直流至10GHz的寬工作頻率范圍。在2.7GHz時的額定功率高達300W以上，可為射頻放大器提供出色的性能。
據悉，SMP-MAX（EVO）的阻抗匹配絕緣體經過了優化，即使在插入存在間隙（2.4mm）的情況下，也可以確保信號完整性。Molex的專利技術提高了額外的未對準裕量，可實現簡單可靠的連接，即使在盲插應用中也是如此。漏斗形設計可防止因未對準而導致的額外應力，并提高可靠性。
該射頻連接器適合用于各種電信和網絡應用，包括基站、無線電頭、中繼器和系統模塊等。我們推薦的具體產品型號在貿澤電子的料號是73420-0393。
圖7：Molex SMP-MAX連接器
（圖源：Molex）
V2X系統在車內和其他系統的連接，離不開高速穩定的車載以太網，以太網PHY在其中起到了數據發送和接收的作用。在這類芯片的選擇上，可以考慮NXP的TJA110x汽車以太網PHY，該芯片是符合100BASE-T1標準的雙端口PHY，僅通過兩根非屏蔽雙絞線即可提供100Mbit/s的發送/接收能力，并支持長達15m的電纜。TJA110x PHY還針對汽車應用進行了多項優化，支持低功耗模式，并且滿足汽車AEC-Q100標準。我們推薦的具體產品型號在貿澤電子的料號為TJA1101AHN/0Z。
圖8：車內互連網絡
（圖源：NXP）
要實現可靠的系統，還必須實現可靠的有線連接。而在汽車連接器方面，Molex Mini50連接系統具有明顯的空間優勢。據悉，Molex Mini50與傳統的USCAR 0.64mm連接器相比，可節省50％的空間。該系列采用密封或未密封的Mini50單排和雙排插座，其小型端子可適應運輸車輛內部環境中的更多小電流電路，例如車載攝像頭、傳感器、儀表等等連接場景。
我們推薦的產品是Molex的Mini50家族的CTX50系列端子線夾。該系列產品能夠在保持強度的同時減小線規尺寸，推薦的具體產品型號在貿澤電子的料號為560023-0450。
圖9：Molex CTX50端子線夾
（圖源：Molex）
結語
隨著Release17的凍結，Release 18的預研也已經展開。著眼未來，C-V2X技術將會向著節電直通通信、頻率緯度擴展、定位和同步精度提升等方向繼續發展。
作為車聯網的關鍵通信技術，C-V2X將會在智慧出行的產業需求引導下，與自動駕駛、邊緣計算和數字孿生等技術進行深度融合，進入一個可迭代、可拓展、可閉環的高速發展路徑。
來源：貿澤電子
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