新能源汽車無線通信技術(shù)

上一篇文章我們介紹了汽車上主要的車內(nèi)通信技術(shù)，這些通信依賴于各類物理線束，汽車上還有一些通信是不需要物理線束的，我們把這類通信叫做無線通信。

本文將帶領(lǐng)大家一起了解汽車相關(guān)的無線通信技術(shù)，如：蜂窩網(wǎng)絡(luò)、WiFi、BT、NFC、ETC、C-V2X。

經(jīng)常研究無線通信的人應(yīng)該知道，無線通信是指僅利用電磁波而不通過線纜進(jìn)行的通信方式。

無線通信在我們生活中也很常見，如：收音機(jī)、手機(jī)（用的是蜂窩式網(wǎng)絡(luò)，1G、2G、3G、4G、5G...）、藍(lán)牙、WiFi等。

下面我們看看汽車上用到了哪些無線通信技術(shù)。

1930年，Motorola的前身加爾文制造公司推出了一臺(tái)名為Motorola的車載收音機(jī)，這款車載收音機(jī)一經(jīng)推出便受到車主們的一致好評(píng)。

車載收音機(jī)為枯燥的汽車旅途增添了很多樂趣，直到如今仍然是汽車上必不可少的配置之一。

在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大規(guī)模爆發(fā)之前，無線電收音機(jī)是標(biāo)配，后來隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無線電收音機(jī)慢慢被網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)所取代。

但就在2024年，中美幾乎同時(shí)宣布汽車必須支持車載收音機(jī)功能，當(dāng)戰(zhàn)爭或自然災(zāi)害導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，無線電收音機(jī)將會(huì)發(fā)揮重要作用。

1946年6月17日，美國密蘇里州圣路易斯的一名司機(jī)從汽車中控臺(tái)拿出聽筒，打出了世界上第一通民用移動(dòng)電話，自此，車載電話開始興起。

彼時(shí)的車載移動(dòng)電話很笨重，電源、接收器、發(fā)射器等設(shè)備占去了后備箱大量空間。此外，每一通電話打出去，要很久才能打通。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)電話體積變小，1973年時(shí)，摩托羅拉的工程師馬丁·庫珀在紐約街頭撥打了世界上第一個(gè)移動(dòng)電話。

馬丁·庫珀用的這部電話（“大哥大”）重約1.13公斤，總共可以通話十分鐘，這被稱為第一代移動(dòng)通信技術(shù)（1G）。它的特點(diǎn)是基于模擬信號(hào)，通話質(zhì)量有限。

1978年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家在芝加哥成功測試了世界上第一個(gè)具有隨時(shí)隨地通信能力的大容量蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，并于1993年投入商用。

蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將地理區(qū)域分成許多小的區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域都有一個(gè)基站，用于向該區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備提供無線通信服務(wù)。

這種技術(shù)架構(gòu)就像蜂窩一樣，所以被形象地叫做蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

到20世紀(jì)90年代時(shí)，第二代移動(dòng)通信技術(shù)（2G）開始普及，它使用數(shù)字信號(hào)，通話質(zhì)量和安全性大大提高，同時(shí)引入了短信服務(wù)（SMS）。

很快2G通信技術(shù)就被應(yīng)用到了汽車上。1995年，通用汽車聯(lián)合EDS、休斯電子成立了OnStar公司，這家公司主要為汽車提供緊急呼叫服務(wù)。

具體來講，搭載了OnStar系統(tǒng)的汽車，在防撞梁、車門、安全氣囊等多個(gè)地方裝有碰撞感應(yīng)器，一旦車輛碰撞程度超過臨界點(diǎn)，車內(nèi)無線通信模塊就會(huì)第一時(shí)間給OnStar撥通電話，并將車輛位置等車輛信息傳輸?shù)胶艚兄行摹?/p>

司機(jī)便可以與呼叫中心人員進(jìn)行溝通，尋求幫助。在緊急情況下，如果司機(jī)已經(jīng)失去意識(shí)，無法電話交流，呼叫中心人員會(huì)聯(lián)系距離車輛最近的醫(yī)療人員前往事故地點(diǎn)，進(jìn)行救援。

這種關(guān)鍵時(shí)刻救人一命的技術(shù)后來被統(tǒng)稱為eCall（緊急呼叫）系統(tǒng)。

2018年7月起，歐盟要求所有車輛強(qiáng)制搭載eCall系統(tǒng)，中國的eCall標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿已經(jīng)出來很多年，但因?yàn)楦鞣N原因，截至今日還未強(qiáng)制實(shí)施。

搭載OnStar系統(tǒng)的車輛，除了具備緊急呼叫功能外，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程解閉車門鎖以及遠(yuǎn)程診斷，這都得益于蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。

這些如今司空見慣的遠(yuǎn)程控制功能，在當(dāng)年可是高檔車的專屬，以及車輛智能化的重要體現(xiàn)。

進(jìn)入21世紀(jì)，第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3G）出現(xiàn)了，3G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率顯著提升。

隨著3G技術(shù)上車，司機(jī)可以在車內(nèi)獲取實(shí)時(shí)咨詢、天氣等信息，在線音樂、在線視頻等娛樂應(yīng)用越來越豐富。

無線通信發(fā)展史上，3G被視為過渡的一代技術(shù)，因?yàn)榈搅?009年，第四代移動(dòng)通信技術(shù)（4G）就出現(xiàn)了。

4G時(shí)代，數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)一步提升，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、流媒體、云計(jì)算等高帶寬應(yīng)用開始蓬勃發(fā)展。

在4G技術(shù)的加持下，車聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念在汽車領(lǐng)域越來越火。彼時(shí)的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包含四個(gè)部分：車機(jī)、T-BOX、手機(jī)APP及云平臺(tái)。

車機(jī)主要用于影音娛樂、導(dǎo)航等；T-Box則是無線通信技術(shù)的硬件載體，也是連接車內(nèi)與云端的重要節(jié)點(diǎn)；手機(jī)APP上可實(shí)時(shí)查看車輛狀況并遠(yuǎn)程控制車輛；云平臺(tái)作為服務(wù)端，是整個(gè)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的“幕后英雄”，用戶一般感知不到它的存在。

就這樣，又過了10年。到了2019年，美國、中國、歐洲在內(nèi)的多個(gè)國家和地區(qū)開始大規(guī)模部署第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G，5th Generation Mobile Communication Technology）。

我國在2019年6月6日正式發(fā)放了5G商用牌照，標(biāo)志著5G在中國正式啟動(dòng)商用。

5G最顯著的特點(diǎn)是：高速率、大帶寬、低延時(shí)。說實(shí)話，這三個(gè)特點(diǎn)對(duì)于我們普通的手機(jī)用戶來說，感受不是很明顯。所以5G手機(jī)推出時(shí)，并沒有想象中的那么火熱，直白點(diǎn)講就是5G技術(shù)有點(diǎn)遇冷了。

因?yàn)?G手機(jī)已經(jīng)完全滿足了我們的日常需要，上網(wǎng)、刷視頻已經(jīng)足夠流暢。

后來大家暢想著，5G技術(shù)將在汽車領(lǐng)域得到大發(fā)展，可以利用5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時(shí)延和高可靠的特性實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程駕駛、車輛編隊(duì)等應(yīng)用場景。

搭載5G技術(shù)的車輛確實(shí)已經(jīng)量產(chǎn)了，但更多的是一種噱頭，高階智能駕駛依賴的仍然是毫米波雷達(dá)、攝像頭這些感知設(shè)備，并未因?yàn)?G技術(shù)而取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

至此，我們介紹了汽車上最重要的無線通信技術(shù)——蜂窩網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史，可以看到，它是伴隨著手機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸應(yīng)用于汽車上的。

下面介紹汽車上使用的另外一種無線通信技術(shù)——WiFi（Wireless Fidelity）。

WiFi屬于局域網(wǎng)的范疇，覆蓋范圍大概是100米，傳輸速度也很快，可以達(dá)到54Mbps。

WiFi已在我們生活中四處可見，個(gè)人計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板電腦、智能家電...

在汽車領(lǐng)域，一般車機(jī)、T-BOX這兩個(gè)件會(huì)帶有WiFi，用于連接網(wǎng)絡(luò)或無線傳輸日志，便于排查問題。

下一個(gè)無線傳輸技術(shù)是藍(lán)牙（BT，Bluetooth）。

這個(gè)技術(shù)在我們生活中也很常見，藍(lán)牙音響、藍(lán)牙耳機(jī)...

說到藍(lán)牙，有幾個(gè)概念大家容易混淆。BT、經(jīng)典藍(lán)牙、BLE，他們之間是什么關(guān)系？

藍(lán)牙技術(shù)自1994年誕生以來，已經(jīng)歷了多次重大更新，每一次升級(jí)都帶來了性能上的顯著提升。最新版本是2023年發(fā)布的5.4。

在2010年以前，我們提到藍(lán)牙，指的就是經(jīng)典藍(lán)牙，那個(gè)時(shí)候還沒有低功耗藍(lán)牙的概念。

到2010年藍(lán)牙4.0發(fā)布時(shí)，藍(lán)牙技術(shù)分為兩種：經(jīng)典藍(lán)牙（Classic Bluetooth）和低功耗藍(lán)牙（Bluetooth LowEnergy）。BT一般指的就是經(jīng)典藍(lán)牙，而BLE則指低功耗藍(lán)牙。

經(jīng)典藍(lán)牙的特點(diǎn)是高帶寬、高功耗，適合于需要穩(wěn)定、大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍啊?strong>低功耗藍(lán)牙的特點(diǎn)則是超低功耗、適中的數(shù)據(jù)傳輸速率、快速連接，適用于間歇性、短時(shí)間的數(shù)據(jù)傳輸場景。

此外，藍(lán)牙還分單模和雙模。雙模藍(lán)牙可兼容經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙兩種協(xié)議，因此可與更多的設(shè)備進(jìn)行連接和通信；而單模藍(lán)牙則只支持一種藍(lán)牙協(xié)議，只能與特定類型的設(shè)備進(jìn)行連接和通信。

不同藍(lán)牙各有其特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)具體的需求和場景選擇合適的藍(lán)牙模塊。

在汽車領(lǐng)域，帶有藍(lán)牙的設(shè)備主要有車機(jī)、T-BOX。車機(jī)主要用于與手機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙音樂功能；T-BOX中的藍(lán)牙在主要用于藍(lán)牙鑰匙功能，實(shí)現(xiàn)近場控車功能。

接下來我們介紹另外一種近場通信技術(shù)——NFC（Near Field Communication）。

使用了該技術(shù)的設(shè)備（如：手機(jī)），可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

NFC實(shí)際上是非接觸式射頻識(shí)別（RFID）及互聯(lián)互通技術(shù)整合后演變而來，其在單一芯片上集成感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的功能，基于移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付、門禁等應(yīng)用場景。

NFC在汽車上的應(yīng)用主要是數(shù)字鑰匙場景，搭載NFC技術(shù)后，用手機(jī)、卡片、電話手表等就可以當(dāng)車鑰匙了。

后續(xù)我們會(huì)專門寫一篇文章來介紹數(shù)字鑰匙系統(tǒng)，請(qǐng)大家持續(xù)關(guān)注。

汽車上還有一個(gè)功能用到了無線通信技術(shù)，即：ETC。

ETC（Electronic Toll Collection）的中文名是全自動(dòng)電子收費(fèi)系統(tǒng)，其通信距離一般在10m左右，在汽車上已經(jīng)普遍使用了，我們不再詳述。

下面介紹近些年在汽車領(lǐng)域比較火熱的V2X無線通信技術(shù)。

我們都知道，車輛在給人們帶來便捷性的同時(shí)，也在時(shí)刻威脅著大家的生命安全。全球每年約124萬人死于交通事故。

因此，實(shí)現(xiàn)車輛無人駕駛，與智慧交通融為一體，實(shí)現(xiàn)零傷亡，是汽車乃至交通領(lǐng)域追求的終極目標(biāo)。

無人駕駛并不新鮮，谷歌早在2010年便開始研究無人駕駛技術(shù)。

早期的無人駕駛技術(shù)路線是單車智能，即在車輛上配置各種雷達(dá)、攝像頭，以感知周邊環(huán)境。

傳感器的探測范圍和精度畢竟是有限的，且成本高昂，因此，到了2015年，《中國制造2025》首次提出了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的概念。

此后，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為聰明的車與智慧的路相結(jié)合，共同支撐自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展，才是未來的大方向。

即車與車（V2V）、車與路邊設(shè)施（V2I）、車與云端（V2N）、車與人（V2P）等要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，這就是V2X（Vehicle-to-Everything）。

由于我國在蜂窩網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭很猛，尤其在5G時(shí)代處于領(lǐng)先地位，同時(shí)我國通信基站遍布全國各地，因此，我國選擇了V2X的通信基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，所以叫C-V2X（Cellular Vehicle-to-Everything）。

在這之前，美國一直推崇的V2X通信是基于DSRC（Dedicated Short Range Communication，專用短程通信）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。

我們后續(xù)會(huì)有一篇專門介紹自動(dòng)駕駛技術(shù)的文章，所以在此不再詳述V2X與DSRC。

行文至此，相信大家對(duì)汽車領(lǐng)域用到的無線通信技術(shù)已經(jīng)有所了解，以后看汽車發(fā)布會(huì)，也能看出點(diǎn)門道了，而不是只看個(gè)熱鬧。

每個(gè)人都是有知識(shí)盲區(qū)的，包括我在內(nèi)，我們能做的，唯有不斷學(xué)習(xí)，不斷精進(jìn)。

圖文不是很生動(dòng)，建議觀看下方視頻。

本期科普到此結(jié)束，感謝大家閱讀。

這個(gè)系列（新能源汽車系列第一季）文章結(jié)束后，我還會(huì)寫新能源汽車系列第二季、汽車前沿技術(shù)等系列文章，把我在汽車行業(yè)的所見、所思不定時(shí)輸出，請(qǐng)大家持續(xù)關(guān)注。

好酒不怕釀，經(jīng)典的知識(shí)永不過時(shí)。跟那些做行業(yè)新聞的自媒體比起來，我的更新速度很慢，一是因?yàn)槲矣斜韭毠ぷ饕?，沒那么多精力；二是為了保證輸出質(zhì)量。

因此，請(qǐng)大家持續(xù)關(guān)注，耐心等待，我會(huì)不定時(shí)輸出。

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