LIN和CAN车载网络介绍
浅谈车载网络
为了在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有效的解决途径,在20世纪80年代初，出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式——车载网络。
车载网络采取基于串行数据总线体系的结构，最早的车载网络是在UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)的基础上建立，如通用汽车的E&C、克莱斯勒的CCD等车载网络都是UART在汽车上的应用实例。由于汽车具有强大的产业背景，随后车载网络由借助通用微处理器/微控制器集成的通用串行数据总线，逐渐过渡到根据汽车具体情况，在微处理器/微控制器中定制专用串行数据总线。
20世纪90年代中期，为了规范车载网络的研究设计与生产应用，美国汽车工程师协会(SAE)下属的汽车网络委员会按照数据传输速率划分把车载网络分为Class A、Class B、Class C三个级别：Class A的数据速率通常低于20Kbps，如LIN，主要用于车门控制、空调、仪表板；Class B的数据速率为10Kbps～125Kbps，如低速CAN(ISO 11898)，主要是事件驱动和周期性的传输；Class C的数据速率为125Kbps～1Mbps，如高速CAN(ISO898)，主要用于引擎定时、燃料输送、ABS等需要实时传输的周期性参数。拥有更高传输速率的MOST和FlexRay主要适用于音视频数据流的传输。
目前与汽车动力、底盘和车身密切相关的车载网络主要有CAN、LIN和FlexRay。从全球车载网络的应用现状来看，通过20多年的发展，CAN已成为目前全球产业化汽车应用车载网络的主流。
CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，CAN 数据总线又称为CAN—BUS总线，20世纪80年代初由德国Bosch 公司开发，作为一种由ISO定义的串行通讯总线，其通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。同年，Bosch公司正式颁布了CAN 技术规范，版本2.0。该技术规范包括A和B两部分。CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信，采用单片机作为直接控制单元，用于对传感器和执行部件的直接控制，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络，通信速率可达1Mbps。
CAN-BUS系统主要包括以下部件：CAN控制器——用来接收微处理器传来的信息，对这些信息进行处理并传给CAN收发器，同时CAN控制器也接收来自CAN收发器传来的数据，对这些数据进行处理，并传给控制单元的微处理器；CAN收发器——接收CAN控制器
送来的数据，并将其发送到CAN数据传输总线上，同时CAN收发器也接收CAN数据总线上的数据，并将其传给CAN控制器；CAN-BUS数据传输线——两条双向数据线，分为高位﹝CAN-H﹞和低位﹝CAN-L﹞数据线，为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，两条数据线缠绕在一起，要求至少每2.5cm就要扭绞一次，两条线上的电位是相反的，电压的和总等于常值；CAN-BUS终端电阻——防止数据在到达线路终端后象回声一样返回，并因此而干扰原始数据，从而保证了数据的正确传送，终端电阻装在控制单元内。
CAN总线的应用简化了布线、减少了传感器数量、提高系统可靠性和可维护性。随着汽车技术的发展，具有高度灵活性、简单的扩展性、优良的抗干扰性和纠错能力的CAN总线通信协议必将在汽车电控系统中得到更广泛的应用。
LIN(Local Interconnect Network)是一种应用于汽车中的分布式新型低成本串行通信总线，作为CAN总线的辅助网络或子网络，专门应用于低端系统。
FlexRay总线是一种高速网络，由FlexRay联盟为高速通信所制订，最初是作为电动控制(X-by-Wire)应用的通信协议被提出的。从技术上讲FlexRay作为下一代汽车网络协议，提供了充足的带宽、可靠性和实时响应能力，以实现线控应用，但高成本因素决定其在一定的时间内只能定位于高端汽车的应用。
通常车内还有诸如媒体播放器、导航系统以及其他多种信息娱乐设备，这些设备之间的互连需要更高速的通信协议。媒体导向系统传输协议MOST（Media Oriented System Transport）是目前车载信息娱乐系统普遍接受的高速通信协议。MOST数据可分为同步传输数据和异步传输数据，具有很大的灵活性——同步数据可直接用于音视频设备，异步数据可用于传输其它数据包，如导航地图数据等。
现代车载网络已成为各汽车电器/汽车电子之间的信息纽带，增强了汽车的性能，减少了线束的用量，还降低了整车de 成本。随着下一代汽车中引进X-by-Wire系统，TTP/C和FlexRay将显示出优势。在未来的线控系统中，到底哪一种标准更具有生命力尚难定论。长远来看,车载网络还远没有达到成熟阶段。信息与电子技术发展很快,车辆上的应用又有比较大的滞后,所以车上信息与电子技术的应用还有很大的发展空间，它们将对车上通信与控制网络提出一些新的需求,同时为新的车上网络技术提供技术支持。
统的汽车电气系统设计利用一捆电缆来连接车灯、电动机、电磁阀、加热器、空调等设备。现在，车辆中电子器件的数量急剧增加，汽车的电气系统变得越来越复杂。一些统计数据显示，汽车中电子器件所占的比例将达到40%到50%。因此，汽车中电缆的数量会越来越多，电缆的重量也越来越大。此外，汽车的电接线变得越来越复杂，这给汽车制造商和汽车维修厂的装配工作造成更多的麻烦。
在十几年前，博世公司为汽车应用引入了CAN总线系统，其目的是将本地网络的概念应用到汽车系统内，就像办公室和家中的LAN网络一样。然而，CAN针对高达1Mbps的高速数据传输设计，对于普通的汽车应用来说，CAN模块的成本比较高，它更适合于引擎ECU和ABS的互连。
在1999年引入了针对汽车应用的LIN 1.0(本地互连网络)总线系统，它的目标是低成本应用，如电动门、电动窗、侧镜、雨刮器、座椅安全带报警、外部照明等。LIN总线的传输速度最大为 20kbps，而且它在单通道总线环路中最多能支持16个节点，总线电缆的长度最多可以扩展到40米。
图1：LIN总线API到物理层的结构
随着LIN总线系统在汽车行业的普及应用，电子控制器件将会采用模块的形式，可以方便地插入到LIN总线网络，并与位于仪表板或驾驶室附近的主控制器单元连接在一起。
LIN总线
LIN是一种低成本的汽车网络，它是现有的汽车多元网络的补充。
LIN 总线的主要特征是：一个主节点、多个从节点的概念；低成本：基于普通UART/SCI接口硬件、相同的软件或作为纯状态机；自同步：在从节点中不用晶体振荡器或陶瓷振荡器时钟；确定性信号传输：信号传播时间预先可计算；低成本单线实现连接；速度高达20kbps；基于应用交互作用的信号。
LIN总线的结构
使用一个帧收发器连接LIN簇与物理总线，所有的应用不直接访问这些帧，在帧和应用之间加入了基于信号的交互作用层(interaction level)。此外，在应用和帧处理程序层之间存在诊断接口和信号交互作用层。
LIN系统由一个主节点和多个从节点(最多16个节点)构成。主任务发送的帧由一个报头和不同从任务的一个响应消息构成。图2所示为由不同从任务响应的主任务报头。
图2：主节点和从节点的工作过程
图3所示为LIN帧的结构，该帧由一个间隔(break)字段后跟4到11个字节的字段构成。每一个字节字段都以串行字节方式发送，起始字节的第一位编码为“0”，而终止位编码为“1”。
图3：LIN帧结构
Melexis LIN总线解决方案
Melexis 是一家汽车半导体制造商，Melexis从198?起开始提供混合信号IC解决方案。Melexis专注于低成本的LIN总线汽车市场，在他们的集成 LIN控制器中有4位MCU (MLX80103)和16位MCU，该控制器针对特定应用融合了数字IC(CPU)及模拟IC。图4所示为运行在Melexis新型MLX16控制器上的LIN协议的实例。
图4：低成本单封装集成LIN总线解决方案的结构
MLX16具有双CPU，分别是运行协议处理程序的4位MCU MLX4和运行应用软件的16位MCU MLX16。Melexis正在为基于MLX4的LIN从节点开发一种可被用于每一个MLX4产品的LIN软件套件，让客户可以专注于应用软件的开发。
新型的、具有16位CPU的集成LIN控制器MLX81xxx，可用于在两芯片之间交换实时信息的内部高速通信接口。该应用可以很方便地用来扩展从模块的I/O能
力。图5所示为两个具有高速通信接口的MLX81xxx的连接图。
图5：Melexis的LIN软件处理MLX4中的LIN协议
Melexis 除了提供集成LIN控制器解决方案，还为CAN总线、LIN总线、K总线和GM-LAN提供一些收发器。LIN收发器系列包括TH8080和 TH8082，系统基础IC包括TH8062和TH8065。TH8065是新推出的LIN总线收发器，它包含LIN收发器(支持2.0和J2602)、电压调整器、模拟看门狗、复位输出和可编程POR 定时器。
设计工程师易于采用TH8065与微控制器构成一个LIN控制模块。典型的TH8065电路与MCU的接口如图6所示。
图6：TH8065电路与MCU的接口示意图
典型的LIN总线系统应用
我们利用LIN主节点和若干LIN从节点构建了一套LIN总线系统演示板。LIN主节点采用一个USB接口，把它连接到PC上的专用软件，就可以作为用户控制LIN 系统的控制平台。
USB-LIN主节点采用了一个16位微控制器MS9S12C32和一个USB驱动器
CY7C6?215。在另一侧，MC33399用做LIN接口来连接在LIN总线上的从节点。MS9S12C32还具有连接到CAN网络的CAN总线接口。
从系统有5个LIN从模块，每一个模块都采用Melexis的集成LIN总线控制器TH8100作为LIN和控制接口。TH8100具有一个双任务CPU和 LIN物理层接口，是专门为LIN总线应用设计的。用户可以利用标准的Melexis LIN API软件与LIN主节点通信，并驱动输入和输出应用。对于不同的功能模块，TH8100连接到不同的I/O接口：直流电动机控制连接到 MLX10402(三相无刷直流电机控制器)，BLDC电动机控制连接到MLX90401，功率LED驱动器控制则连接到MLX10801。
图7所示为LIN主控制器和Melexis从控制器的实际应用。
图7：用于LIN主控制器和Melexis从控制器的LIN模块
从控制器设计用于下面的各种应用：头灯位置控制、侧镜、具有防倾斜
(anti-pitch)功能的电动窗、雨刮器系统、外部车灯、座椅位置和加热器控制、TPMS接收机、空调机。
本文小结
随着LIN2.0标准的改进，人们为市场开发了成本更低且性能更高的LIN总线控制器，我们预期LIN总线将在汽车中获得更为广泛的应用。在欧洲，有统计显示，LIN总线在新车应用中已经占有70%的份额。
基于CAN/LIN总线的汽车通信网络设计
时间：2009-09-11 09:47:22 来源：电子设计应用作者：刘晓明高青春熊东引言
20 世纪90 年代以来,随着人们对汽车动力性、舒适性、经济性要求的提高,汽车上的电控系统的数量越来越多,增加的ECU 及其通信设备使汽车电路复杂程度增加,相应地降低了汽车的可靠性。这就要求必须采用能够满足高速、多路的复用通信网络,以共享的方式传送多种控制信息。
目前汽车上普遍采用的汽车网络有: 局部互联网络L IN (Local interconnect network) 、控制器局域网CAN(Controller area network 或称现场控制总线) 。正在发展中的汽车网络技术还有高速容错网络协议FlexRay ,用于汽车多媒体和导航的MOST ,以及与计算机网络兼容的蓝牙、无线局域网等无线网络技术。文中主要侧重于已得到众多汽车制造商推崇的网络技术———CAN 总线和L IN 总线技术。
CAN总线、LIN总线简介及各自通信协议
CAN总线及LIN总线简介
CAN 网络属于总线式串行通信网络。其最高速率可达1Mbps(40m) ,以多种方式工作。与一般的通信总线相比,CAN 总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性,是目前使用最广泛的一种汽车网络。
L IN 网络是一种低成本的串行通讯网络,用于实现汽车中的分布式电子系统控制。L IN 的目标是为现有汽车网络(例如CAN 总线) 提供辅助功能。因此,L IN 总线是一种辅助的总线网络。在不需要CAN 总线的带宽和多功能的场合,比如智能传感器和制动装置之间的通讯使用L IN 总线可大大节省成本(为CAN 总线所需成本的1/ 3～1/ 2) 。目前L IN 已经成为国际标准,被多数整车厂商和配件厂商所接受。
L IN 的主要特点如下: 低成本、基于通用UART 接口;传输速率最高可达20kbps ;单主控制器/ 多从设备模式,无需仲裁机制;从节点不需晶振或陶瓷震荡器就能实现自同步,节省了从设备的硬件成本;保证信号传输的延迟时间;不需要改变L IN 从节点的硬件和软件就可以在网络上增加节点。通常一个L IN 网络上节点数目小于12个,共有64 个标志符。
CAN总线通信协议———J1939 通信协议
J1939 协议以CAN 2. 0B 为基础,是CAN 总线的应用层协议。J1939 协议将CAN 标识符划分为如下几个部分:优先级( P) 、数据页( PGN) 、协议数据单元( PDU) 格式、PDU 特定域(PS) 和源地址(SA) 。J1939/ 71 应用层文档定义了车辆控制的各种参数及命令的PGN。表1 为J1939 的报文格式。
表1 J1939 协议报文格式
LIN总线通信协议
L IN 协议是一种建立在通用的SCI 或UART 硬件接口上、用于将车辆中分布的智能传感器和执行器连接到车内主控制器的单总线(12V) 串行通信协议。
通过L IN 总线传输的实体为帧。一个报文帧由帧头以及回应(数据) 部分组成。在一个激活的L IN 网络中,通讯通常由主节点启动,主节点任务发送包含有同步间隙的报文头、同步字节以及报文标志符( ID) 。一个从节点的任务通过接收并过滤标志符被激活,并启动回应报文的传送。回应中包含了1 到8 个字节的数据以及一个字节的校验码。图1 为L IN 协议帧结构。
总体通信网络设计
整车通信网络设计
汽车内ECU 间的数据传输特征主要差别在于数据传输频率,美国汽车工程师协会(SAE) 将汽车网络根据速率划分为A ( 低速: 1kbps ～10kbps) 、B ( 中速: 10kbps ～100kbps) 、C(高速:最高位速率可达1Mbps) 3 个等级。在一个完善的汽车电子控制系统中,许多动态信息必须与车速同步,每个ECU 对实时性的要求是因数据的更新速率和控制周期的不同而不同的。例如:一个8 缸的柴油机运行速度为2400r/ min ,电控单元控制两次喷射的时间间隔为6. 25ms ,其中,喷射持续时间为30°的曲轴转角(2ms) ,在剩余4ms 内需完成转速测量、油量测量、A/ D 转换、执行器的控制等一系列过程,这就意味着数据发送与接收必须在1ms 内完成,才能达到柴油机电控的实时性要求。同时,这也就要求其数据通信网是基于优先权竞争的模式,且本身具有极高的通信速率。CAN 总线技术正是为满足这些要求而设计的。
然而在A 类通信网络中,进气温度的参数允许响应时间为20s ,冷却温度的参数允许响应时间
1min ,燃油温度的参数允许响应时间约10min ( 上述3 个信号每隔100ms 或1min 采样一次就完全足够了) ,前后车灯开关、座椅调节、车门开闭的传输延迟为10～100ms ,如将这些较为简单的ECU 节点挂在L IN 总线上,则既实现了网络分级控制,同时也降低了车辆电子系统的开发、生产和服务的成本。
如图2 所示,文中将数据传输速率较高的CAN 总线(1Mbps) 用于B、C 类网络,其控制对象为:发动机控制器、自动变速器、驱动防滑系统、牵引力控制系统、ABS/ ASR、安全气囊控制器及组合仪表信号的采集系统等。L IN 总线用于A 类系统,最高传输速率可达20kbps。其控制对象主要为:前后车灯控制开关、电动座椅开关、中央门锁与防盗控制开关、后视镜、空调、车窗控制开关等。这些控制对象对信息传输的实时性要求不高,但数量较多。采用L IN 总线可提高抗干扰能力、增加总线传输距离、降低成本。以门窗控制为例,在车门上有门锁、车窗玻璃开关、车窗升降电机、操作按钮等,只需一个L IN 网络就可以实现。
CAN 总线和L IN 总线相互独立,通过中央控制器实现资源共享并进行数据交换。中央控制器是整车管理系统的核心,它同时也是CAN 总线和L IN 总线的网关服务器,它的主要功能就是对各种信息进行分析处理并发出指令,协调汽车各控制单元及电器设备的工作。
接口设计
整车通信网络是由许多CAN 节点和L IN 节点通过CAN 总线和L IN 总线连接组成的一个局域网,因此接口设计十分重要。
图3 为中央控制器与CAN 总线、L IN 总线接口设计。中央控制器内包括了一个CAN 的控制器和一个SCI 接口。CAN 智能节点一般由MCU ,CAN 控制器和CAN 收发器组成。
目前从事CAN 总线及L IN 总线芯片开发和制造的厂商很多,如PHIL IPS ,FREESCAL E ,ONSEMI , TI 等,设计人员可以根据自身需要选择不同的芯片组合。这里中央控制器选择了FREESCAL E 的
MC68HC908AZ60 芯片。该芯片是专为汽车电子应用设计的功能强大的8 位单片机,内部集成了低速CAN 控制器,支持CAN2. 0A/ 2. 0B ,具有一个SCI 模块。该芯片除了完成L IN 网络与CAN网络的通信连接外,还兼有其它的控制功能。
L IN 节点选择了FREESC2AL E 的器件。其中L IN 节点收发器采用MC33399 ; L IN 节点MCU 选择MC68HC805 PV8。由于汽车上的电磁干扰较大,为提高系统的抗干扰能力,在CAN 控制器和CAN 收发器以及L IN 控制器和L IN 收发器之间增加了由6N137 构成的光电隔离电路。
CAN 智能节点选择PHIL IPS 器件: PCA82C250 作为CAN 收发器; CAN 节点的MCU 选用P89C591 , 因P89C591 内部集成有CAN 控制器(有PeliCAN 接口) ,所以没有再选择CAN 控制器,其连接图如图4 所示。设计人员也可以选用微控制器+ 外接CAN 控制器这样的连接法。
PCA82C250 提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。在低速和总线长度较短时,一般采用斜率控制方式,以限制上升和下降斜率,降低射频干扰,斜率可通过调节由引脚8 至地连接的电阻进行控制。通信信号传输到导线的端点时会发生反射,反射信号会干扰正常信号的传输,因而总线两端需接终端电阻,以消除反射信号。其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。
总结
基于CAN 总线A 类车身控制在汽车上已有广泛应用。随着车上总线节点的增加及高性能系统向中、低档汽车的发展,CAN 总线相对较高的实现成本就成为一种障碍。与CAN 相比,L IN 节点的通信成本是CAN 的1/ 3～1/ 2 ,具有较明显的成本优势。文中的汽车通信网络将L IN 应用于车身系统,既实现了应有的网络控制功能,又降低了开发、生产、服务的成本,具有较高的实用性。
无线通信技术(最终版)共25页word资料
第一章概述 选择题：具体应用属于物联网的哪一层。 （1）应用层：智能交通、智能电网、智能物流、智能家居、智能农业、 （2）支撑层：云计算技术、人工智能、数据库与数据挖掘、分布式并行计算、多媒体与虚拟现实 （3）传输层：移动通信网、互联网、无线网络、卫星通信、短距离无线通信（4）感知层：射频识别、二维码、传感器、定时定位、多媒体信息采集 简答题：物联网有哪四层，其功能和作用是什么。 （1）感知层：主要采用集物理世界中发生的物理时间和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。主要采用的设备是装备了各种类型传感器的传感网节点和其他短距离组网设备。 （2）传输层：传输层的主要功能是直接通过现有的互联网、移动通信网、卫星通信网等基础网络设施，对来自感知层的信息进行接入和传输。 （3）支撑层：支撑层主要是在高性能网络计算环境下，将网络内大量或海量信息资源通过计算整合成一个可互联互通的大型智能网络，为上层的服务管理和大规模行业应用建立一个高效、可靠和可信的网络计算超级平台。设备包括大型计算机群、海量网络存储设备、云计算设备等。 （4）应用层：包括各类用户界面显示设备以及其它管理设备等，是物联网系统结构的最高层。 选择填空题： 移动通信中： 三类损耗： （1）路径传播损耗：是指电磁波在宏观大范围空间传播所产生的损耗。 （2）大尺度衰落损耗：由于电磁波受到建筑物及山丘等阻挡物所产生的阴影效应而产生的损耗。 （3）小尺度衰落损耗：由于多径传播而产生的损耗。 四种效应包括： （1）阴影效应：大型建筑物或其它大型物体阻挡产生的。
（2）远近效应：由于接收用户离基站距离随机的所产生远近距离信号的不同。（3）多径效应：由于接收者所处地理环境复杂性，使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号，还有从不同建筑物反射过来以及绕射过来的多条不同路径信号。 （4）多普勒效应：由于接收用户处于高速移动中，其扩散程度与用户运动速度成正比，这一现象只在高速车载通信时产生，低速或慢速不用考虑。 名词解释： 多径效应：由于接收者所处地理环境复杂性，使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号，还有从不同建筑物反射过来以及绕射过来的多条不同路径信号，而且它们到达时的信号强度、到达时间以及到达时的载波相位都是不一样的。所接收到的信号时上述各路径信号的矢量和，也就是说多径信号之间可能产生自干扰，称这类自干扰为多径干扰或多径效应。 名词解释：无线个域网概念 无线个域网是为了实现活动半径小、业务类型丰富、面向特定群体、无线无缝的连接而提出的新兴无线通信网络技术。 选择填空题：用于无线个域网的通信技术有很多，如蓝牙、超宽带、红外、zigbee 等。 名词解释：短距离无线通信 短距离无线通信的主要特点是通信距离短，覆盖范围一般在几十米或上百米之内；无线发射器的发射功率低，一般小于100mW；工作频率多位免付费、免申请的全球通用的工业、科学、医学频段。 名词解释：无线传感网络 无线传感器网络是由部署在检测区域内的大量微型传感器节点组成，节点之间通过无线通信方式形成多跳自组织网络系统。 选择填空题：传感器的三个要素：传感器、感知对象和观察者。 简答题：无线传感网络结构组成、工作过程、各自特点及功能。 传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。 工作过程：大量传感器节点随机部署在监测区域内或附近，通过自组织方式构成网络。传感器监测到的数据沿着其它传感器节点逐跳进行传输，在传输过程
短距离无线通信技术
短距离无线通信技术 1.1短距离无线通信 以信号有效接发/传输距离为标志区分各种无线技术，由于技术不断融合和发展，具体 技术的应用围也会动态变化。 WWAN 无线广域网 WMAN 无线城域网 WLAN 无线局域网 WPAN 无线个域网 无线基站（信源） 发送/接收 蜂窝通讯技术 2G/3G/4G GPRS EDGE LTE …… WiMax Wibro（国） 802.16 WIFI WAPI 802.11 Bluetooth UWB Zigbee …… RFID NFC IrDA 中、长距离无线通信，卫星通信和长波、 短波则能实现超长距离无线通信 短距离无线通信，NFC则被视为非接触超 短距离无线通信 WIFI IrDA Zigbee Bluetooth UWB NFC RFID 通信模式点对点网状单点对多点点对点 通信距离0~100m 0~1m 10m~75m 0~10m 0~10m 0~20cm 0~50m 传输速度54Mbps 1Mbps 10K~250Kbps 1Mbps 53.3~480M 424Kbps 安全性低低中高高极高高 频段 2.4GHz 2.4GHz 868MHZ欧洲 915MHz美国 2.4GHz 3.1~10.6G 13.56MHz 多频段 国际标准802.11b 802.11g 无802.15.4 802.15.1x 无ECMA340 ECMA352 成本高低极低低高低低 1.1.1WLAN WIFI是WLAN的主流技术标准，应用中常把WIFI与WLAN等价，其实这并不严谨，例如，中国对WLAN强制执行自有知识产权的WAPI标准。 WLAN应用的标准协议是802.11，这是一个庞大的协议家族。 802.11是WLAN原始标准，WIFI应用802.11b标准，可向11g、11n升级。有兴趣的可
无线通信技术名词解释
WiTDM?Wireless Time Division Multiple 是一种新开发的时分多址(TDMA)的通信技术, 适用於户外长距离一对多设备的传输协议. 有别於传统802.11 CSMA/CA, WiTDM的传输效率最高可为CSMA/CA 802.11 的150%。在户外环境的应用中, WiTDM?不会有802. 11常遇到的隐藏节点(Hidden Node)的问题, 网路总体带宽并不会因為隐藏节点而严重降低. 在802.11网路中,远端的传输设备因為传输品质差,佔用更多的时间资源, 所以会因此严重影响其他的传输设备, 而WiTDM?并不存在这种远近效应（NEAR-FAR）问题. TDMA Time Division Multiple Access时分多址。时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。 GSM Global System for Mobile Communication 全球移动通信系统。分GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段，一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。GSM900/1800分别是工作在890~960mhz/1710~1880mhz频段的。GSM900的手机最大功率是8W（实际中移动台没这么大的功率，一般的手机最大功率是2W，车载台功能大），而DCS1800的手机的最大功率是1W。 CDMA Code Division Multiple Access 码分多址。CDMA的优点包括： CDMA中所提供的语音编码技术，其通话品质比目前的GSM好，而且可以把用户对话时周围环境的噪音降低，使通话更为清晰。 WiMax Worldwide Interoperability for Microwave Access 全球微波互联接入。WiMAX的另一个名字是802.16。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高。 WIFI Wireless Fidelity 无线保真Wi-Fi，其实就是 IEEE 802.11b 的别称。Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。就是一种无线联网的技术，以前通过网线连接电脑，而现在则是通过无线电波来连网。 WLAN Wireless Local Area Network 无线局域网。指以无线信道作传输媒介的计算机局域网，是有线联网方式的重要补充和延伸，并逐渐成为计算机网络中一个至关重要的组成部分，广泛适用于需要可移动数据处理或无法进行物理传输介质布线的领域。
车用无线通信技术(Vehicle to Everything, V2X)C-V2X白皮书
C-V2X概述 国际C-V2X发展现状 我国C-V2X发展基础与现状我国C-V2X产业发展倡议贡献单位 P2 P9 P15 P28 P30 目录 IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。
1 3GPP 第三代合作伙伴项目 (the 3rd Generation Partnership Project ) 5GAA 5G 汽车协会 (5G Automotive Association ) CA 证书授权 (Certificate Authority ) C-ITS 合作智能交通系统 (Cooperative-Intelligent Transportation System ) GNSS 全球卫星导航系统 (Global Navigation Satellite System )缩略语 ITS 智能交通系统(Intelligent Transport System )LTE 长期演进(Long Term Evolution )MEC 多接入边缘计算(Multi-access Edge Computing )OBU 车载单元(On Board Unit )RSU 路侧单元(Road Side Unit )
2 IMT-2020(5G)推进组C -V 2X 白皮书 1. C-V2X 内涵 车用无线通信技术（V e h i c l e t o Everything, V2X）是将车辆与一切事物相连 接的新一代信息通信技术，其中V代表车辆， X代表任何与车交互信息的对象，当前X主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络。V2X C-V2X 概述 交互的信息模式包括：车与车之间（Vehicle to Vehicle,V2V）、车与路之间（Vehicle to Infrastructure,V2I）、车与人之间（Vehicle to Pedestrian, V2P）、车与网络之间（Vehicle to Network, V2N）的交互，如图1.1所示。 图1.1 车用无线通信技术 V 2V 是指通过车载终端进行车辆间的通 信。车载终端可以实时获取周围车辆的车速、 位置、行车情况等信息，车辆间也可以构成一 个互动的平台，实时交换文字、图片和视频等 信息。V2V通信主要应用于避免或减少交通事 故、车辆监督管理等。V2I是指车载设备与路侧 基础设施（如红绿灯、交通摄像头、路侧单元 等）进行通信，路侧基础设施也可以获取附近 区域车辆的信息并发布各种实时信息。V2I通 信主要应用于实时信息服务、车辆监控管理、不停车收费等。V2P是指弱势交通群体（包括行人、骑行者等）使用用户设备（如手机、笔记本电脑等）与车载设备进行通信。V2P通信主要应用于避免或减少交通事故、信息服务等。V2N是指车载设备通过接入网/核心网与云平台连接，
车载通信系统——物联网和下一代ITS中的关键技术
车载通信系统——物联网和下一代ITS中的关键技术 摘要：交通由人、车、路三者所组成，车载通信通过ITS技术、传感器网络技术手段，将物联网与道路交通有机地结合，实现人车路三者的互联互通。开展对车载通信系统的研究和开发，是ITS领域研究的前沿热点，是物联网和下一代ITS中的关键技术，将促进ITS的发展，对改善交通和提高行车安全、实现节能减排、带动产业发展都有着重大的推动作用。 关键词：ITS 车载通信无线通信网络物联网 1.前言 智能交通以交通需求为导向，以信息技术为手段，通过全面提升交通安全、效率和服务品质为目的，充分利用交通的、空间的、时间的和移动的资源，形成人车路协同发展的新交通系统。 在“九五”、“十五”、“十一五”国家科技攻关计划关于智能交通项目实施基础上，在城市道路交通方面，北京实施了‘科技奥运’智能交通应用试点示范工程，广州、中山、深圳、上海、天津、重庆、济南、青岛、杭州等作为智能交通系统示范城市也各自进行了有益的尝试；在高速公路方面，我国内地大多数省区实现了省区内不同范围的收费系统联网。同时，一批涉及城市和城间道路交通管理的智能交通关键技术及共性技术研究以及车载信息装置、交通信息采集设备、车辆安全辅助驾驶、专用短程通讯设备以及RFID技术等都进行了不同程度的开发和应用。 尽管我国的ITS研发和应用取得了很大的进展，但是目前仍有不少改进的空间。例如，大部分系统都是单一的系统，在实际运行中总是各自为政，彼此缺乏沟通意识和协作机制，造成了大量功能和数据被闲置，导致了ITS的智能化程度无法进一步深入。另外，交通系统作为一个由人、车、路三者共同组成的大系统，三者之间的沟通发挥着越来越重要的作用。随着信息技术尤其是无线通信技术的发展，如何利用信息技术和ITS的研究成果，形成以人为本、车路互通的交通传感网络，进一步改善城市交通的管理和服务水平是目前一个迫切需要研究的问题。 在如何进一步发展ITS应用的问题上，世界各国不约而同的将注意力集中在车载通信系统上。所谓车载通信系统，是在智能交通系统、传感器网络技术发展基础上，在车辆上应用先进的无线通信技术，实现交通高度信息化、智能化的手段。通过发展车载通信系统，可以有效的填补交通系统中车辆缺乏沟通能力的空白，从而实现车辆对道路环境的感知，以及行人和控制中心对车辆运行状态的感知，这个发展方向与目前炙手可热的物联网概念不谋而合，正是物联网与道路交通结合的具体表现。开展车载通信系统的研究和开发，是当前ITS 领域研究的前沿热点，将促进下一代ITS的发展，对改善交通和提高行车安全、实现节能减排、带动产业发展都有着重大的推动作用。 2.国内外研究现状 近几年来，欧美、日本等发达国家陆续将大量人力物力投入到车载通信和下一代ITS
车载无线通信技术
1在科学技术进步和市场巨大需求的背景下，汽车已经不再是简单的代步工具，而是集安全、环保、舒适、娱乐、办公及服务于一体的电子信息化汽车。汽车功能开始向多样化、集成化趋势发展，这就进一步提高了对车内信息传输和通讯的要求。车载无线通讯技术是将汽车技术、电子技术、计算机技术、无线通讯技术紧密结合，整合各种不同的应用系统而产生的一种新型技术，主要实现汽车状况实时检测、车内无线移动办公、GPS全球定位、汽车行驶导航、车辆指挥调度、环境数据采集、车内娱乐等功能。 随着汽车各种功能集成化、多样化的发展，对于车内信息传输、通讯网络的要求也逐渐提高。而通过传统的物理连接，显然无法实现车辆所有部件的入网。因此，车载无线通讯技术便成了行之有效的解决方案。 2车载无线通讯技术的发展前景 车载无线通讯技术并不会像电子产品那样立即采用最先进的技术，可能会滞后3~5年时间。其原因除成本高之外，还有可靠性车载无线通讯系统一般要能使用10年以上不需维护，因此，在应用前必须先证明其可靠性；工作环境——汽车上恶劣的工作环境对电子系统提出了比办公计算机更高的需求；产品开发周期——汽车的开发时间通常为3~5年，这一周期也会延缓新技术的应用。 车载无线通讯的发展同时离不开交通设施、交通信息广播等的建设与完善，所以需要政府加大对交通设施、汽车计算平台以及相应电子设备的投资，并尽快实现从实验室走向实际应用市场。 目前车载无线通讯技术的实际应用还停留在较为基础的领域。但随着汽车消费者对于车辆安全性、舒适性、可办公等方面的不断追求，车载无线通讯技术的应用将更为广泛深入。 利用DSRC技术？？？避免汽车之间的相撞事故是一项尖端的技术研究目标。业内认为，DSRC技术设施网络的建设是一个相当漫长的过程，这为中国半导体行业开发具备WiMAX、DSRC、GPS甚至蜂窝电话通信功能的统一无线网关，促进ITS发展提供重要机会。可以预见的是，未来的汽车将成为一个随时随地由无线网络连接的移动通讯平台。 车载无线通信技术的曙光已然在前，鉴于其为驾车者和乘客所带来的美好前景，没有一家半导体企业不希望尽早做好服务客户与市场的准备。车载无线通信虽然有很多选择，但汽车无线技术还没有形成真正的市场和标准，而且实施起来也需要相当长的一段时间。飞思卡尔半导体汽车电子工程经理康晓敦：“除了短距离无线遥控通讯外，目前大多数还只是应用
国内铁路机车车载无线通信技术(2006年)
国内铁路机车车载无线通信技术 供稿人：路炜供稿时间：2006-7-5 关键字：无线通信铁路机车车载电台 根据铁路技术发展“安全装备系统化，建设技术现代化”的要求，铁路通信应向综合化通信技术、铁路信号应向通信信号一体化的方向发展。目前铁路上使用的机车车载无线通信设备主要有二种：450MHz列调机车电台及800MHz 列尾和列车安全预警机车电台。450MHz列调机车电台具备列车调度、TDCS数据传输功能，并为列尾检测提供接口与通道。现行铁路列车尾部风压报警大多共用无线列调450MHz电台进行数据传输，存在同频干扰及与无线列调相互干扰问题；并且在弱场强覆盖区无法保证列车首尾间的正常数据传输，从而使得目前的列车尾部风压报警装置在复线和传播条件不好的区段使用效果不理想。 为此，近年来国内多家单位研制了800MHz列尾和列车安全预警系统。该系统从原无线列调通信系统中分离出来，避免对现有无线列车调度系统的干扰，以保障行车安全。使用专用的800 MHz信道后，系统可以实现列车车次、速度、位置和状况等运行信息的传送，形成综合系统。800 MHz列尾和列车安全预警系统设备包括车载电台、列尾设备、道口安全预警设备、袖珍与便携式列车接近预警器及TAX箱适配板等。广东三茂铁路股份有限公司、北京首科中系希电信息技术有限公司等单位相继开发了800 MHz列尾和列车安全预警系统并通过技术鉴定[1][2]。 北京世纪东方国铁电讯科技有限公司申请的中国专利CN200310101791.9“用于机车无线数字综合预警系统的数字通讯设备及方法”通过采用800MHz数字车载综合电台（其接收频率为821.2375MHz，发送频率866.2375MHz），解决了出现同频干扰和与无线列调相互串扰的问题，且由于800M无线传输的穿透力强，消除了弱场强区域的信号覆盖问题，使列车首尾之间能够最大限度地实现正常的数据传输，该发明的数字通讯设备可按照广播的方式发送各种预警信息和报警信息，从而避免列车行车事故，并减少人员的伤亡事故[3]。 上海新干通通信设备有限公司申请的中国专利CN200510078271.X“机车无线通信系统”包括列尾主机，至少一个操作显示终端和与其相连接的主机，所述主机包括主控模块和天线馈线模块，以及与主控模块和天线馈线模块连接的800MHz列尾和列车安全预警车载电台、GSM-R话音模块、GSM-R数据模块、450MHz机车电台、450MHz调度命令模块、GPS 模块、所述主机还连接有电源模块。因此，该发明机车无线通信系统同时满足了450MHz模拟通道的通信、800MHz 通道上列尾和列车安全预警以及GMS-R 网络下的语音和数据通信[4]。 然而，在实际应用中，上述800MHz列尾和列车安全预警机车电台虽然对铁路安全生产具有重大意义，但由于与现有设备不兼容、管理维护所需投入大，因此推广有一定难度。近年来国内一些研究试图通过拓宽450MHz列调机车电台功能解决其信号传输中的同频干扰问题，作为一种经济有效的解决途径。 2002年柳州铁路局宋多轮等人的研究表明，南昆线形成列尾装置传输盲区的主要原因是列尾传输信道400MHz频率受地形地貌的影响。在机车和现使用的列尾装置上加装感应电台，组成400kHz+400MHz列尾信道，以400kHz频率为主，和原来无线列调频率兼容，保证了列尾装置在任何地区都能及时、准确、可靠的工作。该装置信道与原列尾信道兼容，实际起到双信道热备份互保作用，同时在平原枢纽和山区隧道两个信道互补，传输稳定可靠[5]。 2002年西安铁路分局机务分处张文杰等人在XTF400感应式列尾装置是在中铁列尾主机基础上采用以400kHz感应通信为主、400MHz为辅的尾部信道传输功能列尾装置，既保证了接触网导线强干扰地区站内和平原地区的接收，又保证了区间信号弱场区信息的传输，可以满足山区电气化铁路的要求。由于列尾装置是受“一对一”的机车电台控制，采用专一列尾传输信道后，可以解决干扰无线列调的问题[6]。 2006年郑州铁路局王赤阳提出了全功能450MHz机车电台的构想，使其兼具目前450MHz和800MHz机车电台的功能，包括：1个电源模块、1个控制电路单元、1个合成天线单元、电台一及电台二。电台一和电台二是2个经过改造的普通模拟450MHz电台，每个电台具有双收-发功能，可以工作在双工状况下，具备通用列调机车电台、列尾风压测
基于LTE技术的车地无线通信组网方案研究
收稿日期:20131204 作者简介:孙寰宇(1975 ),男,工程师,2006年毕业于武汉大学,工学硕士,E-mail:sunhuanyu@https://www.360docs.net/doc/0a18863543.html,三 第58卷 第8期2014年8月 铁道标准设计 RAILWAY STANDARD DESIGN Vol.58 No.8Aug.2014 文章编号:10042954(2014)08015904 基于LTE 技术的车地无线通信组网方案研究 孙寰宇1,顾向锋2 (1.郑州市轨道交通有限公司,郑州 450002; 2.中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司,郑州 450002) 摘 要:基于轨道交通车地无线通信技术应用现状分析,结合轨道交通现场条件和乘客信息系统对车地无线通信的需求,提出适用于轨道交通的TD-LTE 技术组网方案,并进一步在郑州市轨道交通1号线一期工程实验验证三该方案能够解决现有地铁行业车地通信的瓶颈,能够达到净化隧道区间二减少隧道设备二降低维护工作量的目的,有利于其他系统接入三 关键词:轨道交通;TD-LTE ;乘客信息系统;车地无线通信;无线局域网 中图分类号:U239.5;U285.2 文献标识码:A DOl:10.13238/j.issn.1004-2954.2014.08.039 Research on Networking Plan for Train-Ground Wireless Communication System Based on LTE Technology SUN Huan-yu 1,GU Xiang-feng 2 (1.Zhengzhou Metro Co.,Ltd.,Zhengzhou 450002,China;2.The 4th Branch,China International Telecommunication Construction Group Design Institute Co.,Ltd.,Zhengzhou 450002,China) Abstract :Based on analysis of present application status of train-ground wireless communication technology in rail transit,considering the field condition of rail transit,and in combination with the wireless communication requirement of passenger information system,this paper proposed the networking plan suitable for rail transit based on TD-LTE technology.And then the experimental validation of this networking plan was carried out with the first-phase project of Zhengzhou urban rail transit Line 1.Finally this paper come to the conclusion that this networking plan can solve the bottleneck problem of train-ground communication of rail transit at present,can achieve the goals of purifying the tunnels,reducing tunnel equipment and decreasing maintenance work,and can be good for the access of other systems.Key words :rail transit;TD-LTE;passenger information system;train-ground wireless communication; wireless local area network 随着城市轨道交通系统的不断发展,其安全性二 舒适性和高效性得到社会的普遍关注三车地无线通信系统担负着轨道交通运行中车厢内与外界信息交互的 桥梁 作用三除了承载传统的语音业务,还需要承载 乘客出行信息二视频监视信息二宽带集群二多媒体广告信息二电视信息以及CBTC 等业务,在提高地铁运营效率二公共安全管理以及改善乘客出行体验方面都起着重要的作用三 目前国内建设的城市轨道交通车地无线通信系统 采用的技术基本为802.11系列无线局域网技术(WLAN)[1],WLAN 作为一种宽带无线接入网技术,其网络化二宽带化等特点具有相当的优势三但目前采用 的WLAN 技术方案具有很大的局限性:WLAN 网络在固定情况下能提供高达54Mbps 的数据带宽,但在支持步速移动情况下提供11~13Mbps 的数据带宽,仅能实现标清信号的传输,暂不能满足高清的要求[2];WLAN 天线覆盖范围较小,轨旁AP 在直线隧道一般每间隔200m 布设1个,系统越区切换频繁,导致系统易丢包,造成视频画面停滞或马赛克系统工作[3];WLAN 工作在2.4G 频段,干扰源多,对运营安全要求较高的无线传输系统会导致系统传输中断,进而影响
几种无线通信技术的比较
几种无线通信技术的比较 摘要:随着电子技术、计算机技术的发展,近年来无线通信技术蓬勃发展,出现了各种标准的无线数据传输标准,它们各有其优缺点和不同的应用场合,本文将目前应用的、无线通信方式进行了分析对比,并总结和预见了它们今后的发展方向。 关键词:Zigbee Bluetooth UWB Wi-Fi NFC Several Wireless Communications Technology Comparison Abstract:As the development of electronic technology,computer technology, wireless communication technology have a rapid development in recent years,emerged wireless data transmission standard,they have their advantages and disadvantages,and different applications,the application of various wireless communication were analyzed and compared,and summarized and foresee their future development. 一．几种无线通讯技术 （一）ZigBee 1.简介： 。根据这个规定的技术是一种短距离、低功耗的技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。 ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于和网络。ZigBee数传模块类似于移动网络。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee 网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。与的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个Zigbee 网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的 子节点（RFD）无线连接。
车联网运用无线通信
车联网运用无线通信 ２００８年全球金融危机爆发之后，为了促进科技发展，寻找经济新的增长点，各国政府开始重视下一代的技术规划，物联网成为学术界和业界关注的热点之一。物联网的概念很大，而且覆盖面非常广，经过数年的研究和发展，可以看到，真正能够实现其应用的主要体现在智能交通领域，车联网的概念由此应运而生，并被广泛地研究和讨论［１］。车联网作为物联网的重要组成部分，其架构基本相似，重点在于上层的应用、下层的感知以及中间的信息传输。车联网的主要信息节点就是车，它的移动性决定了各种无线通信技术能否实现的关键。本文拟就对无线通信技术在车联网中的应用作初步探讨。 １车联网的概念 车联网是指利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，解决人、车辆、路、站场之间的协同问题，以提供交通效率和交通安全为主的网络与应用。车联网的基本架构见图。从图１可以看出，无论是感知层的ＲＦＩＤ、ＧＰＳ，还是网络层的３Ｇ网络，无线通信技术是车联网应用实现的基础。 ２车联网的主要特点
（１）连接对象的移动性。现在互联网和移动通信网络连接的对象是人，主要提供人与人之间的信息交流。而车联网连接的主要对象是车，要实现的是车与车、车与路、车与站场、车与综合信息平台的连接，就必须保证车辆在高速移动情况下通信链路和传输速率的稳定。 （２）对信息传输安全性和网络可靠性有更高的要求。由于车辆涉及到交通安全（如防碰撞报警、高危车辆查控等），因此车联网中的关于车辆和道路信息传输的安全性是至关重要的。车联网中通信节点数量庞大，而且一般是以集群的方式出现，大量的实时数据的交互对网络的可靠性提出了更高的要求。 ３无线通信技术在车联网中的应用 车联网目前还处在不断演进的阶段，各种应用相对独立，不能完全体现车联网的特性，只能反映车联网发展的一个趋势。如专用短程通信技术ＤＳＲＣ用于车辆的识别，ＧＰＳ全球定位技术用于获取车辆行驶位置的数据，３Ｇ无线传输技术用于信息的传输和共享，数字广播用于发布动态交通信息等。其中ＲＦＩＤ射频识别技术是其中的关键。 ＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃ