LTE將帶動(dòng)多樣化的汽車(chē)應(yīng)用

摘要：本文探討了LTE帶動(dòng)多樣化的汽車(chē)應(yīng)用，具體舉例說(shuō)明LTE會(huì)給未來(lái)汽車(chē)帶來(lái)的應(yīng)用變化，提出未來(lái)汽車(chē)制造商能為支持LTE功能的新款汽車(chē)提供新的服務(wù)并產(chǎn)生新的營(yíng)收模式及應(yīng)用方法。本文網(wǎng)絡(luò)版地址：http：//www.eepw.eom.cn/article/267425.htm

關(guān)鍵詞：LTE;汽車(chē)應(yīng)用;寬帶連接

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.1.006

2014年在拉斯韋加斯舉行的全球年度最大消費(fèi)電子產(chǎn)品展-CES中，配備了智能和寬帶連網(wǎng)的汽車(chē)已成為會(huì)場(chǎng)亮點(diǎn)。

所有重要的汽車(chē)供貨商都展示了配備先進(jìn)導(dǎo)航與信息娛樂(lè)系統(tǒng)的新型汽車(chē)。整體而言，4G LTE是推動(dòng)這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。 LTE擁有高速度、低延遲、IP連網(wǎng)等特性，能實(shí)現(xiàn)全新一代的高質(zhì)量車(chē)載應(yīng)用，為駕駛員和乘客提供具備豐富視頻的通信、導(dǎo)航、信息、娛樂(lè)和基于地理位置的服務(wù)。

與上一代蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn)相比，LTE的速度和服務(wù)質(zhì)量保證可大幅提升車(chē)載系統(tǒng)的性能：不僅可提供先進(jìn)與多樣化的服務(wù)，而且質(zhì)量更佳。對(duì)于利潤(rùn)率通常遠(yuǎn)低于汽車(chē)零售價(jià)格10%的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，LTE另辟蹊徑，使汽車(chē)制造商能為支持LTE功能的新款汽車(chē)提供新的服務(wù)并產(chǎn)生新的營(yíng)收模式。

帶寬演進(jìn)

Nortel時(shí)任首席技術(shù)官PhilEdholm曾于2004年提出“Edholm定律”，意指廣域無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（如LTE、UMTS等蜂窩技術(shù)）、短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（如Wi-Fi之漫游技術(shù)）、和固定線路（如銅線、光纖等有線網(wǎng)絡(luò)）的連接速度會(huì)趨于相同。此定律宣稱(chēng)，當(dāng)技術(shù)將來(lái)發(fā)展到某一點(diǎn)，蜂窩通信的速度將與短距離通信相同，并在實(shí)際應(yīng)用中完全取代固定線路網(wǎng)絡(luò)（“有線網(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)”），而發(fā)展的趨勢(shì)也證明事實(shí)確實(shí)如此。

目前商用網(wǎng)絡(luò)的部署情況來(lái)看，辦公室以太網(wǎng)的速度已經(jīng)達(dá)到1-10Gbps，家用電纜服務(wù)的速度為100Mbps-lGbps， Wi-Fi （802.lla，b，g，n）和Wi-Fi （802.llac）的速度分別為300-600Mbps和1Gbps。隨著未來(lái)幾年“LTE-Advanced”的部署，其上行速度最高將達(dá)500Mbps，下行速度達(dá)1Gbps。

LTE推動(dòng)汽車(chē)新應(yīng)用

信息娛樂(lè)/移動(dòng)熱點(diǎn)

Audi（奧迪汽車(chē)）于2014年3月宣布，2015年的新款A(yù)udi A3將配備4GLTE。Audi Connect 4G服務(wù)可提供Google Earth（圖3）和StreetⅥew地圖來(lái)導(dǎo)航，并可通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別和音頻讀出，支持Google搜尋與因特網(wǎng)/社交媒體瀏覽功能。此外，在線音樂(lè)/視頻播放、防撞輔助、以及最多可支持另外八臺(tái)乘客設(shè)備的集成4G/Wi-Fi路由器，使汽車(chē)搖身變成一臺(tái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)。

交互式電視和電影

由于4G LTE網(wǎng)絡(luò)性能更好，因此無(wú)需緩沖或等待就能播放HD電影，并且多位用戶(hù)可以同時(shí)觀看。

現(xiàn)場(chǎng)直播與廣播內(nèi)容

世界杯足球賽或美式足球超級(jí)碗這類(lèi)熱門(mén)的運(yùn)動(dòng)賽事，往往會(huì)吸引全球數(shù)億人同時(shí)觀看。為了處理這種高需求的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)內(nèi)容，LTE的增強(qiáng)型多媒體廣播多播服務(wù)（E-MBMS，LTE實(shí)現(xiàn)Google Earth導(dǎo)航功能Enhanced Multimedia Broadcast MulticastServices）為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)上接收相同內(nèi)容的所有用戶(hù)（廣播）或選定數(shù)量的用戶(hù)，提供一種低延遲、高頻譜性能的方式。它是通過(guò)點(diǎn)到多點(diǎn)傳輸（多播）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)視頻流會(huì)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)核心進(jìn)行傳輸，再按網(wǎng)絡(luò)邊緣的需求復(fù)制并分發(fā)給觀眾或用戶(hù)。

制造商自有品牌移動(dòng)設(shè)備

Audi在2014年一月舉行的消費(fèi)電子展（CES）上宣布，將開(kāi)發(fā)Audi自有品牌的平板電腦。該公司表示，這將是一臺(tái)“全功能的Android平板計(jì)算機(jī)”，安裝在前排座椅頭枕的背面，供后座的乘客使用。

該公司還指出，此平板電腦將于四到五年內(nèi)投入量產(chǎn)。放置在車(chē)內(nèi)，超級(jí)杯的LTE多播系統(tǒng)較之第三方移動(dòng)設(shè)備，它與同品牌的汽車(chē)能夠更好地集成。該平板電腦的制造將符合嚴(yán)格的汽車(chē)環(huán)境規(guī)范。

乘客能利用此平板電腦來(lái)控制收音機(jī)、媒體和導(dǎo)航系統(tǒng)，并查看關(guān)于汽車(chē)行駛狀態(tài)的數(shù)據(jù)。由于此設(shè)備采用Google Android操作系統(tǒng)，它還能使用Google Play應(yīng)用程序商店中的所有應(yīng)用程序、電影和音樂(lè)。另一個(gè)有趣的特性是，在路上看到一半的電影，還能在家中的客廳繼續(xù)播放。

增強(qiáng)實(shí)境和抬頭顯示器（HUD）

LTE可借助因特網(wǎng)的強(qiáng)大功能與豐富內(nèi)容，進(jìn)一步推進(jìn)這一趨勢(shì)的發(fā)展。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)攝影機(jī)和道路傳感器的實(shí)時(shí)響應(yīng)，并與周?chē)?chē)輛的信息結(jié)合在一起，可監(jiān)測(cè)可能發(fā)生的交通事故。數(shù)據(jù)在云端處理，然后傳送給所有汽車(chē)。由于LTE具備低傳輸延遲的特性，實(shí)時(shí)獲取周?chē)?chē)輛的相對(duì)速度是有可能實(shí)現(xiàn)的。

然后，這些“智能汽車(chē)”便會(huì)依此更改屏幕上的車(chē)道指示，甚至在檢測(cè)到危險(xiǎn)路況之前自動(dòng)變更導(dǎo)航選擇。駕駛員能看到前方車(chē)輛以紅框顯示，并有綠色箭頭指示應(yīng)切換至哪一個(gè)車(chē)道。駕駛員的視線完全無(wú)需離開(kāi)道路，便能看到所有相關(guān)的信息。其它會(huì)顯示的輔助信息還包括：鄰近的加油站位置（和價(jià)格）、服務(wù)、停車(chē)或過(guò)路收費(fèi)方式等，并能如圖6所示，實(shí)時(shí)更新前方路況。

向后兼容現(xiàn)有技術(shù)

我們將看到，隨著這些服務(wù)成為汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配備，以及LTE網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大到100%的覆蓋率，現(xiàn)有的2G和3G技術(shù)會(huì)逐漸被淘汰。然而，在過(guò)渡期內(nèi)，我們還是需要在汽車(chē)內(nèi)提供與2G和3G技術(shù)的向后兼容性（“LTE多模”），以確保能隨時(shí)保持連網(wǎng)，而不只是在目前擁有良好LTE覆蓋的城市或靠近城市的地區(qū)才有網(wǎng)絡(luò)可用。

雖然要實(shí)現(xiàn)上述許多應(yīng)用，最好是利用LTE技術(shù)，但廣泛覆蓋的HSPA+網(wǎng)絡(luò)（最新的3G標(biāo)準(zhǔn)版本）也能提供42Mbps的下行速度一雖然延遲較長(zhǎng)。我們必需了解，峰值數(shù)據(jù)傳輸率只能在理想條件下獲得，其帶寬由共享同一蜂窩的多個(gè)用戶(hù)來(lái)共享。這是LTE勝出的另一個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)長(zhǎng)TE的OFDMA調(diào)制方案使共享帶寬的人數(shù)遠(yuǎn)超3G。

在LTE無(wú)法覆蓋的地區(qū)，HSPA+仍能為一定數(shù)量的用戶(hù)提供質(zhì)量尚可的服務(wù)。自適應(yīng)視頻/音頻編碼技術(shù)，例如因特網(wǎng)上常用的（如YouTube），能根據(jù)帶寬可用性的改變來(lái)實(shí)時(shí)下調(diào)性能。它與本地?cái)?shù)據(jù)緩存配合使用，便能提供高質(zhì)量體驗(yàn)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件需求適時(shí)在LTE和HSPA+之間切換。

音頻通信是另一個(gè)重要需求，任何一種支持LTE網(wǎng)絡(luò)的信息娛樂(lè)系統(tǒng)都將集成免提語(yǔ)音通話功能，使駕駛員能安全地?fù)艽虿⒔勇?tīng)電話。此外，一些新的應(yīng)用，如私人秘書(shū)服務(wù)（concierge service），也需要語(yǔ)音互動(dòng)功能，因?yàn)檫@是一邊駕駛一邊通話的最安全、自然且舒適的方式。由于2G/3G高質(zhì)量電話服務(wù)在全球范圍廣泛覆蓋，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，汽車(chē)仍需維持2G/3G網(wǎng)絡(luò)相連。

最后，歐洲eCall系統(tǒng)這類(lèi)緊急呼叫系統(tǒng)的鋪開(kāi)，要求蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍遍及整個(gè)歐盟區(qū)域。由于GSM已在歐洲（和全世界）建立完善，而且eCal米用極低的帶寬，因此這也是需要汽車(chē)維持2G連接的另一個(gè)原因一至少在LTE未全面覆蓋與普及之前仍需如此。

LTE汽車(chē)需求

無(wú)線頻譜與天線

眾所周知，LTE服務(wù)擁有非常復(fù)雜的地理區(qū)域與無(wú)線頻段組合。目前定義的LTE頻段已經(jīng)超過(guò)40種，而在許多地區(qū)，必須至少能同時(shí)支持5或6個(gè)頻段。因?yàn)槠?chē)經(jīng)常會(huì)跨地區(qū)漫游，例如從北美到南美，或從東歐到西歐，所以汽車(chē)可能需要支持多達(dá)10個(gè)LTE頻段。

除此之外，LTE采用2個(gè)天線的MIMO設(shè)計(jì)（多重輸入與多重輸出，發(fā)送器和接收器兩端都須采用多個(gè)天線以提高性能），并可能進(jìn)一步發(fā)展到四個(gè)天線。由于在汽車(chē)兩端安裝多個(gè)天線布線難度很高，因此最好將蜂窩調(diào)制解調(diào)器一分為二：一部分是數(shù)字組件，放在車(chē)內(nèi);另一部分是射頻拉遠(yuǎn)頭，與天線一起放入一個(gè)外部裝置，，如現(xiàn)在很多汽車(chē)都有的“魚(yú)鰭”。更復(fù)雜的設(shè)計(jì)是，“魚(yú)鰭”中已包含數(shù)個(gè)天線，可支持GNSS、FM和數(shù)字收音機(jī)等，所以謹(jǐn)慎的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與RF共存模型會(huì)變得非常重要。

環(huán)境需求

由于汽車(chē)的使用壽命很長(zhǎng)，而且需忍受?chē)?yán)格的環(huán)境條件（熱、冷、振動(dòng)），因此所有車(chē)用部件都應(yīng)符合嚴(yán)格的質(zhì)量與性能標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)的汽車(chē)電子委員會(huì)（AEC）已針對(duì)這些要求制定了規(guī)范。

AEC-Q100是蜂窩調(diào)制解調(diào)器需要滿(mǎn)足的關(guān)鍵需求，它定義了電氣、使用壽命和應(yīng)力可靠性等參數(shù)的測(cè)試。其主題是該設(shè)備在工作溫度范圍增大后的可靠性，這取決于該設(shè)備在汽車(chē)內(nèi)所處的位置。例如，車(chē)艙內(nèi)的應(yīng)用可能需要滿(mǎn)足Grade 3（-40to+85C）;儀表板應(yīng)用需滿(mǎn)足Grade 2（-40 to +105C）;而在空間狹小，且受日曬的位置，則需符合Grade l（-40 to+125C）。

系統(tǒng)架構(gòu)

另一個(gè)需要考慮的問(wèn)題是LTE應(yīng)如何與車(chē)內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)集成。以下有三個(gè)重疊的需求。在實(shí)際應(yīng)用中、每一個(gè)需求都可能由不同的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來(lái)開(kāi)發(fā)，采用不同組件供貨商的產(chǎn)品，并按照客戶(hù)的喜好來(lái)安裝。

Cypress和Spansion通過(guò)40億美元的全股票交易進(jìn)行合并

近日，賽普拉斯半導(dǎo)體公司和Spansion公司宣布達(dá)成一項(xiàng)最終合并決議，該合并以全股票方式進(jìn)行，是一項(xiàng)免稅交易，總價(jià)值約40億美元。合并后的公司年?duì)I業(yè)額將達(dá)20億美元，成為用于嵌入式系統(tǒng)的微控制器和專(zhuān)用存儲(chǔ)器的全球領(lǐng)先供應(yīng)商。

此項(xiàng)合并交易所帶來(lái)的協(xié)同效應(yīng)預(yù)計(jì)將在未來(lái)三年中每年為公司節(jié)省1億3千5百萬(wàn)美元的成本，并且在交易完成后的第一個(gè)完整年度中提升非通用會(huì)計(jì)準(zhǔn)則（non-GAAP）下的收入。合并后的公司仍將繼續(xù)按照每季度每股0.11美元向股東支付股息。該項(xiàng)交易的完成尚需通過(guò)一些常規(guī)程序，包括賽普拉斯和Spansion股東的批準(zhǔn)，以及美國(guó)、德國(guó)和中國(guó)監(jiān)管部門(mén)審查。該交易已獲得賽普拉斯和Spansion董事會(huì)的一致通過(guò)，預(yù)計(jì)將于2015年上半年完成合并。