汽車行業正在發生巨大的變化，連接性在使當今的汽車更安全、更舒適并配備新功能方面發揮著至關重要的作用。為了實現這一點，車輛需要支持多種無線技術——本文討論了如何實現這一點。

車到云

車輛正在從以硬件為中心轉變為軟件定義的平臺，這些平臺在其生命周期中不斷發展，具有新功能并提高了安全性和效率。與此同時，最終用戶對更好的車載體驗的需求正在導致采用更多的信息娛樂功能。

聯網車輛的數量正在快速增長（圖 1）。這越來越將車到云連接置于車輛設計的最前沿：當今的汽車需要高速、強大的 Wi-Fi 和蜂窩連接到云。

圖1：全球聯網汽車出貨量（來源：ABI Research）

圖 2 顯示了一些用例。雖然許多應用程序以前專注于信息共享，例如基于位置的服務，但在更高級的分析和機器學習方面的活動越來越多，這些活動將利用車輛傳感器生成的大量數據——自動駕駛可能會增加到每小時 4 TB汽車。

圖 2：聯網車輛用例（來源：NXP）

為了實現這些用例，OEM 越來越多地采用面向服務的網關，這些網關支持安全的全車 OTA 更新，超出了典型汽車微控制器 (MCU) 的能力。例如，恩智浦的汽車級 S32G 處理器具有快速部署新用例和支持可升級車輛的性能和網絡功能。

連接要求

OTA 更新通常通過 Wi-Fi 網絡進行，以確保有效覆蓋并避免蜂窩數據消耗（以及成本）的增加。這需要一個安全、高性能的 Wi-Fi 網絡（例如新的 Wi-Fi 6 標準）。

傳統的分散式車輛架構方法，其中添加新的 ECU 以支持具有自己的處理和連接性的每個新功能，由于其復雜性而無法擴展。相反，汽車架構正在從基于平面硬件的設計轉向域和區域計算架構。

在基于域的架構中，車輛的邏輯或軟件系統分為五個主要的不同功能區域，例如連接性、信息娛樂、ADAS、動力總成、車身和舒適性。車輛的物理結構通過轉向區域拓撲得到簡化，其中處理集中在車輛的區域內，例如左前、右前、左后和右后，并帶有中央車載計算機。

關鍵是連接域控制器。它負責無線電接收、蜂窩連接、DSRC V2X 通信和安全汽車訪問，以及包括藍牙、Wi-Fi、GNSS 和 NFC 在內的消費者連接。

另一個重要領域是安全性：隨著車輛變得更加自主，確保它們不會被滲透變得越來越重要。新的域架構意味著 OTA 更新被安全下載到連接域控制器，在那里它們被授權并發送到面向車輛網絡服務的網關。在這里，它們被進一步驗證并安全地分布在整個車輛中。

車內體驗

車內體驗正成為汽車制造商日益重要的差異化因素。通過 Wi-Fi 6 和藍牙 5.2 增強無線連接對于實現改進至關重要。

例如，Wi-Fi 6 的高吞吐量和高效網絡可在多個顯示器上實現更好的超高清視頻流性能，并支持停車和安全攝像頭（參見圖 3）。從長遠來看，Wi-Fi 還可以用作不同 ECU 之間的無線鏈接，通過更換電纜來節省成本、重量和空間。

圖 3：不斷發展的 Wi-Fi 信息娛樂帶寬要求

藍牙的作用將擴大到支持新的應用，例如連接用于車內游戲的控制器、連接到智能手機以進行照明和加熱控制，以及使用可穿戴設備監測駕駛員以檢測疲勞。

新的藍牙增強功能將改善車內體驗。例如，藍牙 5.2 中包含的 LE 音頻可在較低數據速率下提高音頻質量。LE Audio 還引入了廣播音頻，它允許信息娛樂系統等設備向可能無限數量的設備廣播音頻。

恩智浦即將推出的汽車級 Wi-Fi 和藍牙 5.2 芯片組將同時支持 Wi-Fi 6 和藍牙 5.2 LE 音頻。

更多無線技術

作為 Wi-Fi 和藍牙 IC 的補充，其他車載技術包括廣播無線電接收。

此外，車載 NFC 用例包括用于發動機啟動的駕駛員身份驗證、個人設備與藍牙或 Wi-Fi 的無縫配對，以及識別駕駛員以實現個性化。NFC 和其他智能卡非接觸式解決方案也可用于車輛訪問，作為超寬帶 (UWB) 的備份。

對于無線遙控鑰匙，UWB 比藍牙提供更大的攻擊抵抗力，因為它可以確定飛行時間 (ToF)，從而更準確地確定兩個設備之間的距離。當今的數字密鑰設計通常通過藍牙處理初始喚醒和身份驗證，以及使用 UWB 安全檢測范圍。NFC 還可用作移動設備電池電量耗盡時的備用技術。

在車牌或擋風玻璃貼紙中嵌入 RAIN RFID 芯片組的車輛可以利用智能移動應用，例如車輛識別和登記、道路收費和訪問控制。

另一個關鍵的汽車功能將是車輛與其他車輛、智慧城市基礎設施和其他道路用戶之間的車對一切 (V2X) 通信。圖 4 顯示了 V2X 的一些用例，它們需要低延遲、高可靠性和穩定的性能。

V2X 已經在一些地區部署，使用基于 802.11p 標準的專用短程通信 (DSRC)，越來越多的新車采用該技術。

圖 4：V2X 用例

結論

汽車無線連接不再是事后的想法。聯網汽車的增長將支持從預測性維護到完全可升級的軟件定義車輛的新用例。

圖 5：無線連接技術的主要汽車用例

如圖 6 所示，通過芯片組為面向服務的網關提供汽車處理解決方案以及為連接域控制器提供處理和連接的供應商可以很好地實現這一轉變。

圖 6：恩智浦汽車系統解決方案

總之，OEM 應通過 Wi-Fi 6、藍牙 5.2 和 UWB 等新技術確保其汽車連接的未來，以確保當今強大的用戶體驗以及支持信息娛樂、車輛到云、安全訪問和 V2X。

審核編輯 黃昊宇