基于多種車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)關(guān)架構(gòu)

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用，其可以實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)、汽車間以及汽車與外部設(shè)備間的通信。車聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)依賴于車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，最早使用的車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議為控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）協(xié)議。由于車內(nèi)電子控制單元的增加和各種先進(jìn)駕駛系統(tǒng)對實(shí)時(shí)性的要求提高，這種CAN協(xié)議已經(jīng)不能滿足汽車需求。為此，開發(fā)了FlexRay協(xié)議，該協(xié)議采用時(shí)分多信道（TDMA）通信機(jī)制，與CAN協(xié)議相比，該協(xié)議具有更快的實(shí)時(shí)性。但是，F(xiàn)lexRay協(xié)議仍然不能滿足車載娛樂系統(tǒng)的要求，因而，又開發(fā)了車載以太網(wǎng)（Ethernet）協(xié)議。隨著未來智能駕駛和自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)，對車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的要求將進(jìn)一步增加，這使未來汽車可能不僅使用一種車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，不同汽車的車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議也可能不同。對此，針對現(xiàn)有的車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，開發(fā)了一個(gè)獨(dú)立于車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和軟硬件平臺(tái)的網(wǎng)關(guān)架構(gòu)。

所開發(fā)的網(wǎng)關(guān)架構(gòu)一方面可實(shí)現(xiàn)車內(nèi)所有電子信息設(shè)備的連接，另一方面則可根據(jù)各個(gè)電子信息設(shè)備的需求選擇接入外部網(wǎng)絡(luò)。為了使所開發(fā)的網(wǎng)關(guān)架構(gòu)能夠在CAN協(xié)議、FlexRay協(xié)議和Ethernet協(xié)議下使用，該架構(gòu)具備接入無線寬帶（WiFi）、全球移動(dòng)通信（GSM）系統(tǒng)、寬帶碼分多址（WCDMA）和時(shí)分同步碼分多址（TD-SCDMA）通信網(wǎng)絡(luò)的能力。為適應(yīng)不同的車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，整個(gè)網(wǎng)關(guān)架構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊采用的數(shù)據(jù)接口包括通用串行總線接口（USB接口）、通用輸入/輸出接口（GPIO接口）。網(wǎng)關(guān)架構(gòu)的軟件體系同樣采用分層式設(shè)計(jì)，包括物理層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層3層。每層只需要向上層提供接口，不需要了解下層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。為保證網(wǎng)關(guān)架構(gòu)的獨(dú)立性和使用性能，在獨(dú)立的硬件平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)集成目前最先進(jìn)的網(wǎng)關(guān)技術(shù)，如并行重編程、路由診斷、網(wǎng)絡(luò)管理、動(dòng)態(tài)路由更新、多路由配置等，同時(shí)開發(fā)圖形用戶界面，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)架構(gòu)的易用性。

刊名：IEEE Transactions on Vehicular Technology（英）

刊期：2015年第64期

作者：Jin Ho Kim

編譯：陳丁躍