汽车工程手册：德国版-无线通信系统

无线通信系统主要用于外部集成的通信或信息娱乐系统^[4]。当前，像车载电话或PDA的各个部件大多还用电线与汽车相连。随着对舒适性要求的不断提高，车载终端通信设备更换周期加快和通信系统数量增多，迫切需要转换。

无线通信可采用不同的技术，在下面几段予以介绍（图8.3-5）：

图8.3-5 利用无线网络实现汽车与环境/基础设施间的数据交换

1）红外线技术：红外线技术提供无线通信集成系统。在这方面，主要是计算机工业的一些企业在20世纪90年代建立了红外线数据集群（IrDA—Infra Fed Data Association）以及定义物理技术条件和接口通信协议标准。这些协议标准使利用红外线交换数据成为可能。最快的数据传输速率可达16MBit/s。规定为100cm，在发射机和接收机之间还必须可见地联系。由于这一原因，红外线传输在汽车上可用于遥控。

2）Zigbee技术：Zigbee是一个无线网络，它只能在短距离范围工作。主要用于从传感器到传感器的通信。传输速率为106KBit/s或212KBit/s，未来将达到424KBit/s。在汽车上Zigbee传输距离只有几厘米，因此只能用在凹槽（坑）场合，如与轮胎气压传感器通信。

3）Bluetooth技术：在汽车上内、外部件联网的蓝牙（Bluetooth）技术起着重要作用。蓝牙技术标准由蓝牙特殊兴趣集团（SIG—Special Interest Group）定义和管理。该集团迄今已有超过2000家企业组合起来。该标准为在短距离内无线交联各仪器（装置、设备）定义一个无线接口。通过接口，不仅像车载电话和PDA的车载小型仪器（装置、设备），而且像计算机或外围设备可以在网络上相互通信。这样的网络称为“无线个人区域网（WPAN—Wireless Per-sonal Area Network）”。目前使用者可用的数据传输速率最大为2.5MBit/s[Bluetooth2.0Plus Enhanced Data Rata（EDR）]。Bluetooth系统的核心件为微芯片，即蓝牙模块。它需要的能量很小，能提供整体安全性的作用原理，易于生产。它是电子仪器（装置、设备）的宽广的使用平台。蓝牙模块由高频（HF）件、基本频带控制器、Host系统接口（如PC机、掌上计算机、手机）等组成。在标准中定义3个发送功率级：lmw（0dBm）、2.4mw（4dBm）和100mw（20dBm），作用距离范围10～100m（图8.3-6）。发射机和接收机不需要直接可见（对）。在汽车上使用时主要考虑无线电波在金属上的反射以及在人体上的吸收。蓝牙仪器（装置、设备）在全球不需批准地允许使用发射频率为2.4GHz的ISM无线电频段（ISM为工业、科学、医学的第一个英文字母，即Industrial、Scientific and Medical）。蓝牙网络可由多达255个参与者组成。其中8个仪器（装置、设备）可同时被激活。一个仪器（装置、设备）承担发射机（主机）作用，可多达7个其他参与者，即接收机（从机）响度。主机控制通信和分配窄发射通道（Sende-Slots）给从机。

图8.3-6 通信网作用范围

因为蓝牙使用很广，所以蓝牙的SIG约有20个型谱，它们在应用和蓝牙硬件之间起着连接件（桥梁）的作用。这些型谱由蓝牙组织内的3个专家组开发和管理。这些专家组瞄准的是应用开发目标。“汽车工业小组（CWG—Car working Group）负责汽车领域，它们熟悉未来汽车上的应用前景并根据定义补充新型谱。蓝牙有两种应用领域：便携的终端仪器（装置、设备）和汽车之间的数据交换；便携式的终端仪器（装置、设备）和娱乐与信息的音频和视频信号无线传输之间的数据交换。集成在汽车上的蓝牙系统第一阶段已开始应用。主要是一些蓝牙模块通过蓝牙接口用于中、高档乘用车上的车载电话，这样可以通过汽车音频系统进行交谈。由于引入更多的蓝牙型谱，专家估计到2009/2010年，蓝牙技术会扩大功能范围，如：

①进一步集成车载电话和放开商用的SIM卡存取。(www.xing528.com)

②扩大导航系统功能。

③可遥控汽车上的一些功能，如汽车闭锁装置、停车加热等。

4）Ultra Wide Band（超宽频带）技术：是汽车上未来的通信传输技术。开发者把超宽频带（UWB）看作为蓝牙高频（HF）件的可能接替者。数据传输速率可达480MBit/s，适用于如移动图像实时无线传输。工业上占用7.5GHz的宽带频谱。在（3～10）GHz间的频率范围分成14个频带（波段），每个频带宽度为528MHz。这些频带组成5个频道，从5个频道中只有第一个频道是必要的。另外4个频道可有选择地加上。批准这个频率范围遇到一些困难，并且每个国家有不同的处理方式（如欧盟目前只是“家用”范围）。UWB技术的另一个优点是通信所需能量远低于蓝牙通信所需能量。2007年起已首先在个人消费者范围使用，在汽车上使用还要晚些时候。

5）WLAN技术：WLAN表示无线局域网络（Wireless Local Area Network）。它是蓝牙通信的替代和补充通信，但主要是从汽车输出数据。WLAN的特征是各种计算机或电控单元间的一个无线电网络，它通常基于IEE802.11系列标准。WLAN网络像蓝牙的应用一样，在全球可用的2.4GHz频带和同样不需批准的5GHz频带上发送数据。根据应用的标准不同，数据传输速率可从11MBit/s（IEE.802.11b协议）到54MBit/s（IEE802.11g协议），如图8.3-7所示。WLAN技术比WPAN技术的发射功率要大得多，作用范围则相应增大。在理想情况数据传输约可超过300m远。

图8.3-7 各种使用领域数据传输速率比较

按当前估计，像蓝牙技术一样，WLAN技术在汽车上通信在中期没有接近普及程度。它较贵且费时，首先是在要集成的终端仪器（装置、设备）上不太可能进一步普及。目前考虑的方案是同时使用两种数据传输技术：在汽车内，通过蓝牙接口实现信息娱乐部件通信；在汽车外，通过WLAN网络下载新的音乐乐曲或实时交通信息。

6）汽车与汽车通信的WLAN技术：为加速科学研究、标准化和应用，一些有名的汽车生产厂家、供货商已在2005年成立了汽车-2-汽车（Car-2-Car）通信联合体，以尽可能快地在欧洲范围根据WLAN技术制订汽车和基础设施之间的开放式的工业标准。汽车生产厂家要为优化交通流和提升交通安全采用新的通信技术：如突然处于交通拥堵、大雾、水滑或交通事故情况的汽车可以直接传输信息给在危险地段周围的所有涉及的交通参与者，及时向跟随的交通参与者报警，并对新的情况作出反应。在开发者的想象中，在ab-hoc网络中的每一辆汽车担当发射机、接收机角色，从而建立与阶梯过程相似的信息链。这些信息链可以覆盖宽广的范围。在汽车与汽车通信的同时，也可以这种方式改善汽车与地面设备的通信。这样工厂（车间）就可读出汽车故障存储器中的故障而不必打开发动机罩。驾驶人不需要经常购买新的导航卡，可以在加油站轻易下载最新数据。

7）宽带移动无线通道（MBWA）技术：MBWA（Mobil Broadband Wireless Acess）是为移动对象进一步开发的无线局域网络（WLAN）。当WLAN是无线的、但基本上与地点有关的而通信范围很小时，MBWA网的通信范围可达35km（图8.3-6）。无线通信数据传输速率为384KBit/s～4MBit/s，即便汽车以250km/h速度行驶时也可达到。在汽车上第一批使用不会早于2010年。类似的技术是WiMAX，它是移动的因特网通道，数据传输速率预计为10MBit/s。WiMAX技术由通信电子工业（CE工业，如Intel）大量资助。这些网络是否对汽车很重要目前还很难预测。

8）GSM、UMTS和HSDPA技术：为下载信息娱乐数据或导航数据，这些经典的移动无线通信被认为可替代如WLAN或MBWA技术。数据传输速率为14.4KBit/s的全球移动通信系统（GSM）当然传输功率不够，而数据传输速率为384KBit/s的通用移动通信系统（UMTS）传输功率还较低，直到高速下行链接数据包通道（HSDPA—High Speed Downlink Packet Ac-cess）标准达到数据传输速率为14.4MBit/s时可以在汽车上下载电影或最新的通信卡。