简述智能网联汽车网络系统

随着汽车电动化、智能化、网联化的发展，汽车上的传感器越来越多，达到成百上千，只有汽车上的传感器和道路基础设施上的传感器也互联互通，智能网联汽车才会变成智能的网络系统。

 

智能网联汽车主要包括三种网络，即以车内总线通信为基础的车内网络，也称为车载网络；以短距离无线通信为基础的车载自组织网络；以远距离通信为基础的车载移动互联网，因此，智能网联汽车的网络系统是由车载网、车载自组织网络和车载移动互联网融合而成的有机统一的整体。

 

一、智能网联汽车网络的类型

车载网络：基于CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太网等总线技术建立的标准化整车网络，使车辆具有状态感知、故障诊断和智能控制等功能。

 

车载自组织网络：基于短距离无线通信技术自主构建的V2V、V2I、V2P之间的无线通信网络，使车辆具有行驶环境感知、危险辨识、智能控制等功能。

 

车载移动互联网：基于远距离通信技术构建的车辆与互联网之间连接的网络，使汽车用户能够开展商务办公、信息娱乐服务等。

 

 

二、汽车车载网

1、CAN总线网络

CAN是控制器局域网络的简称，它的数据信息传输速率最大为1Mbit/s，属于中速网络，通信距离（无须中继）最远可达10km。

 

CAN总线网络具有以下几大特点，包括多主控制、消息发送的优先级、系统的柔软性、高速度和远距离、远程数据请求、错误检测、错误通知、错误恢复功能、故障封闭、连接等功能和特点。

 

其中，汽车CAN总线有两条：一条用于驱动系统的高速CAN总线，速率达到500kbit/s，另一条用于车身系统的低速CAN总线，速率为100kbit/s

 

2、LIN总线网络

LIN是局部连接网络的简称，也被称为局域网子系统，是一种辅助总线，辅助CAN总线工作，数据传输速率为20kbit/s，属于低速网络，媒体访问方式为单主多从。

 

由于一个LIN网络通常由一个主节点、一个或多个从节点组成，所以LIN网络为主从式控制结构主要应用于车窗、门锁、开关面板、后视镜等。

 

3、FlexRay总线网络

FlexRay是一种用于汽车的高速可确定性的、具备故障容错的总线系统。其具有数据传输速率高、可靠性好、确定性、灵活性等特点。

 

数据传输速率高：最大传输速率可达到10Mbit/s，在车载网络上，FlexRay的网络带宽可以是CAN网络的20倍

 

可靠性好：具有冗余数据传输能力的总线系统使得其下两个独立的信道互不影响，以及监护器的存在使得通信的可靠性进一步提高

 

确定性：FlexRay是一种时间触发式总线系统，它也可以通过事件触发方式进行部分数据传输。确定性数据传输确保了每条信息都能在规定时间内进行传输。

 

灵活性：支持多种方式的网络拓扑结构，点对点连接、串级连接、主动星形连接、混合型连接等，双通道拓扑既可用以增加带宽，也可传输冗余的信息，此外信息长度还可以配置

 

4、MOST总线网络

MOST（多媒体定向系统传输）总线是使用光纤或双绞线作为传输介质的环形网络，可以同时传输音/视频流数据、异步数据和控制数据，支持高达150Mbit/s的传输速率。第3代标准MOST150，不仅最高可支持147.5Mbit/s的传输速率，还解决了以太网的连接等问题，因此，MOST150将成为MOST总线技术发展的趋势。

 

同时，MOST也具有特多特点，主要体现在以下几点：

· 最高可达到147.5Mbit/s的数据传输速率

· 有无主控计算机都可以工作

· 支持声音和压缩图像的实时处理

· 支持数据的同步和异步传输

· 发送/接收器嵌有虚拟网络管理系统

· 支持多种网络连接方式，提供MOST设备标准

· 可以减轻连接各部件的线束的质量、降低噪声，降低工作量

· 光纤网络不会受到电磁辐射干扰与搭铁环的影响

 

MOST在汽车上的应用广泛，可以实现实时传输声音和视频，以满足高端汽车娱乐装置的需求，主要用于车载电视、车载电话、车载CD、车载互联网、DVD导航等系统的控制中，也可以用在车载摄像头等行车系统。

 

5、以太网

以太网是由全世界众多公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网包括标准以太网（10Mbit/s）、快速以太网（100Mbit/s）、千兆以太网（1000Mbit/s）和万兆以太网（10Gbit/s）。

 

以太网具有众多优秀的特点，具体如下：

数据传输速率高：最大传输速率能达到10Gbit/s，且还在提高

应用广泛：几乎所有的编程语言都支持以太网的应用开发，如Java、C++、VB等。

利于资源共享：由于具有相同的通信协议，以太网能实现与互联网的无缝连接，方便众多设备通信

支持多种物理介质和拓扑结构：以太网支持多种传输介质，包括同轴电缆、双绞线、光缆、无线等；以太网支持总线型和星型等拓扑结构，可扩展性强。

软硬件资源丰富：由于以太网应用历史悠久，大量开发和设计者的涌入可以显著降低系统的开发成本。

可持续发展潜力大：由于以太网的广泛应用，其发展也受到广泛的重视和大量资源的投入。

 

随着先进传感器、高分辨率显示器、车载摄像头、先进驾驶辅助系统及其数据传输和控件的加入，汽车电子产品正变得更加复杂。采用标准的以太网协议将这些设备连接起来，可以帮助简化布线，节约成本，减少线束质量和增加行驶里程。

 

在未来，随着智能网络汽车的高速发展，汽车以太网的需求将以亿计算，这一强劲的增长源自汽车中越来越多的电子设备。

 

二、车载自组织网络

车载自组织网络是一种自组织、结构开放的车辆间通信网络，能够提供车辆之间以及车辆与路边基础设施之间的通信，通过结合全球定位系统及无线通信技术，如无线局域网、蜂窝网络等，可为处于高速移动状态的车辆提供高速率的数据接入服务，并支持车辆之间的信息交互，可以保障车辆行驶安全，提供高速数据通信、智能交通管理及车载娱乐的有效技术。

 

车载自组织网络结构主要分为3种，即V2V通信，V2I通信，V2P通信。

 

V2V通信：通过GPS定位辅助建立无线多跳连接，从而提供行车信息、行车安全等服务。

V2I通信：通过接入互联网获得更丰富的信息与服务。

V2P通信：通过智能手机中的特种芯片提供行人和交通状况，以后会有更多通信方式。

 

根据节点间通信是否需要借助路侧单元，车载自组织网络的结构分为车间自组织、无线局域网/蜂窝网络和混合型。

 

车载自组织网络的应用场景主要包括碰撞预警、避免交通拥堵、紧急制动警告、并线警告和交叉路口违规警告等。随着车载自组织网络技术的发展，其应用范围越来越广泛，主要涉及安全、驾驶、公共服务、商用、娱乐等。

 

三、车载移动互联网

移动互联网是以移动网络作为接入网络的互联网及服务，主要由应用设施、网络设施、终端设施这三部分组成。

 

移动互联网的接入方式主要有卫星通信网络、无线城域网（WMAN）、无线局域网（WLAN）、无线个域网（WPAN）和蜂窝网络（4G/5G网络）等。

 

卫星通信网络：优点是通信区域大、距离远、频段宽、容量大；可靠性高、质量好、噪声小、可移动性强、不容易受自然灾害影响。缺点是存在传输时延大、回声大、费用高等问题。

 

无线城域网：以微波等无线传输为介质，具有传输距离远、覆盖面积大、接入速度快、高效、灵活、经济、较为完备的QoS机制等优点，缺点是性能与4G主流标准存在差距

 

无线局域网：指以无线或无线与有线结合的方式构成的局域网，如WIFI。具有布网便捷、可操作性强、网络易于扩展等优点，缺点是性能、速率和安全性存在不足

 

无线个域网：采用的技术有蓝牙、ZigBee、UWB、60GHz、IrDA、RFID、NFC等，具有低功耗、低成本、体积小等优点。缺点主要是覆盖范围小。

 

蜂窝网络：采用蜂窝网络（4G/5G网络）作为无线组网方式，主要缺点是成本高、带宽低。

 

车载移动互联网是以车为移动终端，通过远距离无线通信技术构建的车与互联网之间的网络，实现车辆与服务信息在车载移动互联网上的传输。

 

车载移动互联网的典型应用就是车联网。车联网是指利用物联网、无线通信、卫星定位、云计算、语音识别等技术，可实现智能信号控制、实时交通诱导、交通秩序管理、交通信息服务等一系列交通管理与服务应用，最终达到交通安全、行车高效、驾驶舒适、节能环保等目标。

 

智能网联汽车通过车载移动互联网，可以实现导航及位置服务、实时交通信息服务、网络信息服务、汽车使用服务、汽车出行服务、商务办公等。

 

智能网联汽车网络系统代表了汽车行业的未来方向，将为车主、乘客和道路用户带来更多便利和安全。但与之相关的挑战包括网络安全、数据隐私、标准化以及法规和道德问题。