1、 第 1 頁第4章 智能網聯汽車網絡系統4.1 網絡類型與特點4.2 車載網絡4.3 車載自組織網絡4.4 車載移動互聯網1/73 第 2 頁2/73 第 3 頁3/73 第 4 頁4.1 網絡類型與特點類型以車內總線通信為基礎車載網絡以短距離無線通信為基礎車載自組織網絡以遠距離無線通信為基礎車載移動互聯網絡4/734.1.1 網絡類型車載網絡類型（1）A類低速網絡:傳輸速率普通小于10kbit/s（千比特每秒)，主流協議是LIN（局域互聯網絡），主要用于電動門窗、電動座椅、照明系統等（2）B類中速網絡：傳輸速率在10125kbit/s之間，對實時性要求不太高，主要面向獨立模塊之間數據共享中速

2、網絡；主流協議是低速CAN（控制器局域網絡），主要用于故障診療、空調、儀表顯示/4/145/734.1.1 網絡類型車載網絡類型/4/14（3）C類高速網絡：傳輸速率在1251000kbit/s之間，對實時性要求高，主要面向高速、實時閉環控制多路傳輸網；主流協議是高速CAN、FlexRay（服樂克思睿）等，主要用于發動機控制、ABS、ASR、ESP、懸架控制等（4）D類多媒體網絡：傳輸速率在250kbit/s100Mbit/s之間，網絡協議主要有MOST、以太網、藍牙、ZigBee技術等，主要用于要求傳輸效率較高多媒體系統、導航系統等（5）E類安全網絡：傳輸速率為10Mbit/s，主要面向汽車

3、安全系統網絡6/734.1.1 網絡類型車載網絡類型/4/147/734.1.1 網絡類型車載自組織網絡車載自組織網絡是基于短距離無線通信技術自主構建V2V、V2I、V2P之間無線通信網絡，實現V2V、V2I、V2P之間信息傳輸，使車輛含有行駛環境感知、危險辨識、智能控制等功效，并能夠實現V2V、V2I之間協同控制/4/148/734.1.1 網絡類型車載移動互聯網車載移動互聯網是基于遠距離通信技術構建車輛與互聯網之間連接網絡，實現車輛信息與各種服務信息在車載移動互聯網上傳輸，使智能網聯汽車用戶能夠開展商務辦公、信息娛樂服務等/4/149/734.1.2 網絡特點（1）復雜化：智能網聯汽車電控

4、系統網絡體系結構復雜，它包含多達數百個ECU通信節點，ECU被劃分到十幾個不一樣網絡子系統之中，由ECU產生需要進行通信信號個數多達數千個（2）異構化：為滿足各個功效子系統在網絡帶寬、實時性、可靠性和安全性不一樣需求，CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太網、自組織網絡、移動互聯網等各種網絡技術都將在智能網聯汽車上得到應用，所以，不一樣網絡子系統中所采取網絡技術之間存在很大程度異構性/4/1410/734.1.2 網絡特點（3）網關互連層次化架構：智能網聯汽車電控系統和先進駕駛輔助系統網絡體系結構含有層次化特點，它同時包含同一網絡子系統內不一樣ECU之間通信和兩個或多個網絡子系統所包含

5、ECU之間跨網關通信等各種情況。如防碰撞系統功效實現依賴于安全子系統、底盤控制子系統、車身子系統以及V2V、V2I、V2P之間交互和協同控制（4）通信節點組成和拓撲結構是改變：智能網聯汽車需要實現V2V、V2I、V2P之間通信，它網絡體系結構中包含通信節點和體系結構拓撲結構是改變/4/1411/734.2 車載網絡車載網絡類型主要有CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太網等/4/1412/734.2.1 CAN總線網絡定義CAN是控制器局域網絡（Controller Area Network）簡稱，是德國博世企業在1985年時為了處理汽車上眾多測試儀器與控制單元之間數據傳輸，而開發一個

6、支持分布式控制串行數據通信總線。當前，CAN總線已經是國際上應用最廣泛網絡總線之一，它數據信息傳輸速率最大為1Mbit/s，屬于中速網絡，通信距離（無須中繼）最遠可達10km。/4/1413/734.2.1 CAN總線網絡特點CAN總線采取雙絞線作為傳輸介質，媒體訪問方式為位仲裁，是一個多主總線/4/1414/734.2.1 CAN總線網絡特點（1）多主控制：在總線空閑時，全部單元都可開始發送消息；最先訪問總線單元可取得發送權；多個單元同時開始發送時，發送高優先級ID(標識符)消息單元可取得發送權（2）消息發送：在CAN協議中，全部消息都以固定格式發送；總線空閑時，全部與總線相連單元都能夠開始

7、發送新消息；兩個以上單元同時開始發送消息時，對各消息ID每個位進行逐一仲裁比較；仲裁獲勝（被判定為優先級最高）單元可繼續發送消息，仲裁失利單元則立刻停頓發送而進行接收工作/4/1415/734.2.1 CAN總線網絡特點（3）系統柔軟性：與總線相連單元沒有類似于“地址”信息；所以在總線上增加單元時，連接在總線上其它單元軟硬件及應用層都不需要改變。（4）高速度和遠距離：當通信距離小于40 m時，CAN 總線傳輸速率能夠到達1Mbit/s；通信速度與其通信距離成反比，當其通信距離到達10 km時，其傳輸速率仍能夠到達約5kbit/s（5）遠程數據請求：可經過發送“遙控幀”請求其它單元發送數據/4/

8、1416/734.2.1 CAN總線網絡特點（6）錯誤檢測功效、錯誤通知功效、錯誤恢復功效（7）故障封閉：CAN 總線能夠判斷犯錯誤類型是總線上暫時數據錯誤（如外部噪聲等）還是連續數據錯誤（如單元內部故障、驅動器故障、斷線等）；當總線上發生連續數據錯誤時，可將引發此故障單元從總線上隔離出去（8）連接：CAN 總線能夠同時連接多個單元，可連接單元總數理論上是沒有限制；但實際上可連接單元數受總線上時間延遲及電氣負載限制；降低傳輸速率，可連接單元數增加；提升傳輸速率，則可連接單元數降低/4/1417/734.2.1 CAN總線網絡應用/4/1418/734.2.2 LIN總線網絡定義LIN是局部連接

9、網絡（Local Interconnect Network）簡稱，也被稱為局域網子系統，是專門為汽車開發一個低成本串行通信網絡，用于實現汽車中分布式電子系統控制。LIN網絡數據傳輸速率為20kbit/s，屬于低速網絡，媒體訪問方式為單主多從，是一個輔助總線，輔助CAN總線工作；使用LIN總線可大大降低成本/4/1419/734.2.2 LIN總線網絡特點（1）LIN總線通信是基于SCI數據格式，媒體訪問采取單主節點、多從節點方式，數據優先級由主節點決定，靈活性好（2）一條LIN總線最多能夠連接16個節點，共有64個標識符（3）LIN總線采取低成本單線連接，傳輸速率最高可達20kbit/s（4）

10、不需要進行仲裁，同時在從節點中無須石英或陶瓷振蕩器，只采取片內振蕩器就能夠實現自同時，從而降低硬件成本/4/1420/734.2.2 LIN總線網絡特點（5）幾乎全部MCU（微控制單元）均具備LIN所需硬件，且實現費用較低（6）網絡通信含有可預期性，信號傳輸時間可預先計算（7）經過主機節點可將LIN與上層網絡（CAN）相連接，實現LIN子總線輔助通信功效，從而優化網絡結構，提升網絡效率和可靠性（8）LIN總線通信距離最大不超出40m/4/1421/734.2.2 LIN總線網絡應用LIN網絡主要應用于車窗、門鎖、開關面板、后視鏡等/4/1422/734.2.3 FlexRay總線網絡定義Fle

11、xRay是一個用于汽車高速可確定性、具備故障容錯總線系統。汽車中控制器件、傳感器和執行器之間數據交換主要是經過CAN網絡進行。然而新線控技術（X-by-wire）系統設計思想出現，造成車輛系統對信息傳送速度尤其是故障容錯與時間確定性需求不停增加；FlexRay經過在確定時間槽中傳送信息，以及在兩個通道上故障容錯和冗余信息傳送，能夠滿足這些新增加要求/4/1423/734.2.3 FlexRay總線網絡特點（1）數據傳輸速率高：最大傳輸速率可到達10Mbit/s，雙通道總數據傳輸速率可到達20Mbit/s，所以，應用在車載網絡上，FlexRay網絡帶寬能夠是CAN網絡20倍（2）可靠性好：含有冗

12、余數據傳輸能力總線系統使用兩個相互獨立信道，每個信道都由一組雙線導線組成；一個信道失靈時，該信道應傳輸信息可在另一條沒有發生故障信道上傳輸；另外，總線監護器存在深入提升了通信可靠性/4/1424/734.2.3 FlexRay總線網絡特點（3）確定性：確定性數據傳輸用于確保時間觸發區域內每條信息都能實現實時傳輸（4）靈活性：靈活性是FlexRay總線突出特點，表達在以下方面：支持各種方式網絡拓撲結構，點對點連接、串級連接、主動星形連接、混合型連接等；信息長度可配置，可依據實際控制應用需求，為其設定對應數據載荷長度；雙通道拓撲既可用于增加帶寬，也可用于傳輸冗余信息；周期內靜態、動態信息傳輸部分時

13、間都可隨詳細應用而改變/4/1425/734.2.3 FlexRay總線網絡應用（1）替換CAN總線：數據傳輸速率要求超出CAN應用，FlexRay替換多條CAN總線（2）用做“數據主干網”：數據傳輸速率高，且支持各種拓撲結構，非常適合于車輛主干網絡，連接多個獨立網絡（3）用于分布式測控系統：分布式測控系統用戶要求確切知道消息抵達時間，且消息周期偏差非常小，如動力系統、底盤系統一體化控制中。（4）用于高安全性要求系統：FlexRay本身不能確保系統安全，但它具備大量功效以支持面向安全系統設計/4/1426/734.2.3 FlexRay總線網絡應用/4/1427/734.2.4 MOST總線網

14、絡定義MOST（多媒體定向系統傳輸）總線是使用光纖或雙絞線作為傳輸介質環形網絡，能夠同時傳輸音/視頻流數據、異步數據和控制數據，支持高達150Mbit/s傳輸速率。MOST25是第1代總線標準，最高可支持24.6Mbit/s傳輸速率，以塑料光纖作為傳輸介質；第2代標準MOST50傳輸速率是MOST252倍，采取塑料光纖、非屏蔽雙絞線作為傳輸介質；第3代標準MOST150，不但最高可支持147.5Mbit/s 傳輸速率，還處理了與以太網連接等問題，MOST150將成為MOST總線技術發展趨勢。/4/1428/734.2.4 MOST總線網絡特點（1）確保低成本條件下，最高能夠到達147.5Mbi

15、t/s速率（2）不論是否有主控計算機都能夠工作（3）支持聲音和壓縮圖像實時處理（4）支持數據同時和異步傳輸（5）發送/接收器嵌有虛擬網絡管理系統（6）支持各種網絡連接方式，提供MOST設備標準（7）經過采取MOST，能夠減輕線束質量（8）光纖網絡不會受到電磁輻射干擾與搭鐵環影響/4/1429/734.2.4 MOST總線網絡應用主要用于車載電視、車載電話、車載CD、車載互聯網、DVD導航等系統控制；用在車載攝像頭等行車系統/4/1430/73四種慣用總線網絡傳輸速率與成本比較/4/1431/734.2.5 以太網定義以太網（Ethernet）是由美國施樂（Xerox）企業創建，并由施樂、英特爾

16、（Intel）和數字裝備（DEC）企業聯合開發基帶局域網規范，是當今現有局域網采取最通用通信協議標準以太網包含標準以太網（10Mbit/s）、快速以太網（100Mbit/s）、千兆以太網（1000Mbit/s）和萬兆以太網（10Gbit/s）/4/1432/734.2.5 以太網特點（1）數據傳輸速率高：最大傳輸速率能到達10Gbit/s，而且還在提升，比任何一個現場總線都快（2）應用廣泛：以太網是一個標準開放式網絡，不一樣廠商設備很輕易互聯（3）輕易與信息網絡集成，有利于資源共享：因為含有相同通信協議，以太網能實現與Internet無縫連接，方便車輛網絡與地面網絡通信/4/1433/734.

17、2.5 以太網特點（4）支持各種物理介質和拓撲結構：以太網支持各種傳輸介質，包含同軸電纜、雙絞線、光纜、無線等，使用戶可依據帶寬、距離、價格等原因作各種選擇（5）軟硬件資源豐富：大量軟件資源和設計經驗能夠顯著降低系統開發成本，加緊系統開發和推廣速度（6）可連續發展潛力大：車載網絡采取以太網，能夠防止其發展游離于計算機網絡技術發展主流之外，從而使車載網絡與信息網絡技術相互促進，共同發展/4/1434/734.2.5 以太網應用博通、飛思卡爾和OmniVision推出了三方共同開發360全景停車輔助系統是世界上第一款基于以太網停車輔助系統/4/1435/734.2.5 以太網應用/4/1436/7

18、34.3 車載自組織網絡無線自組織網絡是一個不一樣于傳統無線通信網絡技術，它是由一組含有沒有線通信能力移動終端節點組成、含有任意和暫時性網絡拓撲動態自組織網絡系統，其中每個終端節點既可作為主機，也可作為路由器使用。作為主機，終端含有運行各種面向用戶應用程序能力；作為路由器，終端能夠運行對應路由協議，依據路由策略和路由表完成數據分組轉發和路由維護工作。/4/1437/734.3.1 車載自組織網絡定義一個自組織、結構開放車輛間通信網絡，經過結合GPS及無線通信技術，如無線局域網、蜂窩網絡等，可為處于高速移動狀態車輛提供高速率數據接入服務，并支持V2V、V2I之間信息交互，已成為保障車輛行駛安全，

19、提供高速數據通信、智能交通管理及車載娛樂有效技術。車載自組織網絡是智能交通系統未來發展通信基礎，也是智能網聯汽車安全行駛保障/4/1438/734.3.2 車載自組織網絡類型車載自組織網絡結構主要有V2V、V2I、V2PV2V是經過GPS定位輔助建立無線多跳連接，從而能夠進行暫時數據通信，提供行車信息、行車安全等服務V2I能夠經過接入互聯網取得更豐富信息與服務V2P研究剛才起步。/4/1439/734.3.2 車載自組織網絡類型/4/1440/734.3.2 車載自組織網絡類型（1）車間自組織型：車輛之間形成自組織網絡，不需借助路側單元，這種通信模式也稱之為V2V通信模式，也是傳統移動自組織網

20、絡通信模式（2）無線局域網/蜂窩網絡型：在這種通信模式下，車輛節點間不能直接通信，必須經過接入路側單元相互通信，這種通信模式也稱為V2I通信模式，相比車間自組織型，路側單元建設成本較高（3）混合型：混合型是前兩種通信模式混合模式，車輛能夠依據實際情況選擇不一樣通信方式/4/1441/734.3.3 車載自組織網絡路由協議類型路由協議是一個指定數據包轉送方式網上協議負責將數據分組從源節點經過網絡轉發到目標節點；包含尋找源節點和目標節點優化路徑；將數據分組沿著優化路徑正確轉發/4/1442/734.3.3 車載自組織網絡路由協議類型單播路由：是指數據包源節點向網絡中一個節點轉發數據廣播路由：是指數

21、據包源節點向網絡中全部其它節點轉發數據多（組）播路由：是指數據包源節點向網絡中多個節點轉發數據/4/1443/734.3.3 車載自組織網絡路由協議類型基于拓撲結構路由協議：是指網絡中節點經過周期性地廣播路由信息得到其它節點位置信息從而選擇下一跳進行數據包轉發/4/1444/734.3.3 車載自組織網絡路由協議類型基于地理位置路由：路由協議經過位置服務方式實時準確地獲取本身車輛和目標車輛位置信息，同時經過路由廣播方式取得廣播范圍內鄰居節點位置信息，依據分組轉發策略擇優選擇下一跳進行數據包轉發基于移動預測路由：因為節點移動性，經過節點速度、加速度、距離和時間等參數，預測通信鏈路生命周期，即可預

22、測該路由路徑使用期/4/1445/734.3.3 車載自組織網絡路由協議類型基于路側單元路由：借助于道路路側單元（RSU），能夠處理車輛在稀疏情況下，造成節點鏈路中止；RSU為路邊可靠固定節點，含有高帶寬、低誤碼率和低延遲傳輸特點，并作為主干鏈路，當車輛節點出現鏈路中止時，RSU將采取存放轉發策略來發送數據包基于概率路由：用概率描述車輛節點在某一段時間內該鏈路還未斷開或存在可能性；在該路由協議中，需要建立相關模型，而且這些模型建立是基于一些網絡特征前提下，這么才能統計相關變量分布信息/4/1446/734.3.4 車載自組織網絡特點節點速度改變大：節點可能速度在0200km/h之間。節點速度很

23、大時對應用程序影響也很大，比如因為速度太快，造成即時環境改變太快，使得對環境感知應用也變得困難。在另外一個極端情況下，即節點幾乎不移動，網絡拓撲相對穩定。然而，車輛遲緩移動意味著車輛密度很大，這會造成高干擾、介質接入等很多問題/4/1447/734.3.4 車載自組織網絡特點運動模式多變：車輛是在預定義道路上行駛，普通情況下有兩個行駛方向。在十字路口時，車輛行駛方向含有不確定性。將道路分為高密度城市道路、高速公路和鄉村道路三種類型。城市場景下，交通流非常無序；高速公路上車速度快，幾乎整個運動都是處于一維情況；鄉村道路上極難形成連通網絡/4/1448/734.3.4 車載自組織網絡特點節點密度：

24、在相同無線通信范圍內，可能存在零到幾十、甚至上百車輛；當節點密度非常小時，幾乎不可能完成瞬時消息轉發，需要更復雜消息傳輸機制，能夠先存放信息，并在車輛相遇時轉發信息。這么可能造成一些信息被同一車輛重復屢次。當節點密度很大時，消息只可能被選定節點重復，不然會造成重載信道。節點密度與時間也相關。在白天，高速公路和城市中節點密度較高，足以實現瞬時轉發，有足夠時間使路由處理分段網絡。但在夜間，不論哪種類型道路，車輛都極少/4/1449/734.3.4 車載自組織網絡特點節點異構性：在車載自組織網絡中，節點有許多不一樣種類。車輛和路側單元區分。而車輛能夠深入分為城市公交、私家車、出租車、救護車、道路建設

25、和維修車輛等，并不是每輛車都要安裝全部應用。比如只有救護車需要安裝能夠在其行駛路線上發出警告應用。路側單元功效不一樣，能夠簡單向網絡發送數據，或者擁有自組織網絡完整功效。另外，路側單元節點能夠提供對背景網絡訪問，如向交通管理中心匯報道路情況/4/1450/734.3.4 車載自組織網絡特點可預測運動性：盡管車輛節點運行規律比較復雜，但車輛運動趨勢在一定程度上依然是能夠預測。在高速公路場景，依據車輛所處車道、實時道路情況以及汽車本身速度和方向就能夠推測汽車在隨即短時間內運動趨勢。在城市場景中，不一樣類型車輛含有不一樣運動趨勢。公交車行駛平均速度遲緩且含有間隔性靜止狀態，所以依據公交節點速度大小和

26、道路特點就能夠推測出短時間內運動趨勢/4/1451/734.3.5 車載自組織網絡應用場景碰撞預警/4/1452/734.3.5 車載自組織網絡應用場景防止交通擁堵/4/1453/734.3.5 車載自組織網絡應用場景緊急制動警告/4/1454/734.3.5 車載自組織網絡應用場景并線警告/4/1455/734.3.5 車載自組織網絡應用場景交叉路口違規警告/4/1456/734.4車載移動互聯網定義移動互聯網：是以移動網絡作為接入網絡互聯網及服務，包括移動終端、移動網絡和應用服務3個要素移動互聯網包含兩方面含義：一方面，移動互聯網是移動通信網絡與互聯網融合，用戶以移動終端接入無線移動通信網

27、絡、無線城域網、無線局域網等方式訪問互聯網；其次，移動互聯網還產生了大量新型應用，這些應用與終端可移動、可定位和隨身攜帶等特征相結合，為用戶提供個性化、位置相關服務/4/1457/73 第 58 頁4.4.1車載移動互聯網定義58/734.4.2移動互聯網特點（1）終端移動性：用戶能夠在移動狀態下接入和使用互聯網服務，移動終端便于用戶隨身攜帶和隨時使用（2）業務及時性。用戶使用移動互聯網能夠隨時隨地獲取本身或其它終端信息，及時獲取所需服務和數據（3）服務便利性：因為移動終端限制，移動互聯網服務要求操作簡便，響應時間短（4）業務/終端/網絡強關聯性：移動互聯網服務需要同時具備移動終端、接入網絡和運行商提供業務3項基本條件（5）終端和網絡不足：在網絡能力方面，受到無線網絡傳輸環境、技術能力等原因限制；在終端能力方面，受到終端大小、處理能力、電池容量等限制/4/1459/734.4.3移動互聯網接入方式衛星通信網絡：優點是通信區域大、距離遠、頻段寬、容量大；可靠性高、質量好、噪聲小、可移動性強、不輕易受自然災害影響；缺點是存在傳輸時延大、回聲大、費用高/