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高通V2X開發(fā)平臺(tái)構(gòu)成與成本分析

2020-10-26 10:56:43·  來源：佐思汽車研究  
　
高通目前有三套平臺(tái)，一套以MDM 9150芯片組為核心，主要針對(duì)R14標(biāo)準(zhǔn)，以非網(wǎng)絡(luò)的直接連接應(yīng)用為主。第二套以MDM9250芯片組為核心，主要針對(duì)R15標(biāo)準(zhǔn)，以網(wǎng)絡(luò)連接
高通目前有三套平臺(tái)，一套以MDM 9150芯片組為核心，主要針對(duì)R14標(biāo)準(zhǔn)，以非網(wǎng)絡(luò)的直接連接應(yīng)用為主。第二套以MDM9250芯片組為核心，主要針對(duì)R15標(biāo)準(zhǔn)，以網(wǎng)絡(luò)連接，提高交通效率應(yīng)用為主。奔馳與寶馬的下一代TCU已確定使用MDM9250。
 
第三套以SA2150P芯片組為核心，主要針對(duì)R16標(biāo)準(zhǔn)，從4G推進(jìn)到5G NR領(lǐng)域，移遠(yuǎn)通信已經(jīng)有基于SA2150P的產(chǎn)品。和前兩代不同，SA2150P是應(yīng)用處理器，專為V2X應(yīng)用開發(fā)的處理器。此外高通還有針對(duì)5G的SA415/SA515M平臺(tái)可選外掛V2X功能，SA151M核心就是驍龍X50 Modem，高通驍龍X50是單模的5G基帶芯片，需要與4G LTE基帶搭配使用，且驍龍X50設(shè)計(jì)之初就是為了28GHz頻段上運(yùn)行，更屬意于高頻毫米波（mmWave）方案，因此實(shí)際上在Sub－6GHz下的表現(xiàn)可能不盡人意。當(dāng)然高通目前最新的有X55 Modem。
 
上圖為5GAA聯(lián)盟的CTO在2020年10月對(duì)V2X量產(chǎn)應(yīng)用時(shí)間線做的一個(gè)預(yù)測(cè)。高通的三代產(chǎn)品將可能會(huì)長(zhǎng)期共存。目前還有頻譜分配的問題沒解決。在2020年10月5GAA聯(lián)盟的白皮書里呼吁美國政府應(yīng)該給予C-V2X足夠的頻譜帶寬。
5GAA認(rèn)為基礎(chǔ)安全的ITS應(yīng)用如5.9GHz下的V2V和V2I應(yīng)用需要10-20MHz的帶寬。先進(jìn)ITS應(yīng)用如5.9GHz下的V2I/P需要40MHz以上帶寬，C-V2X里的V2N通訊，低于1GHz的低波段（鄉(xiāng)村環(huán)境）Service-agnostic需要至少50MHz帶寬，1-7GHz的中波段（城市環(huán)境）需要至少500MHz的帶寬。
   
目前主要還是高通的二代產(chǎn)品。V2X目前頻帶主要為B46D和B47，B46D是全球標(biāo)準(zhǔn)，即5725MHz-5825MHz，B47是針對(duì)日本的，即5850-5925MHz。
 
高通C-V2X平臺(tái)架構(gòu)
 
高通第二代C-V2X開發(fā)平臺(tái)框架圖
 
上表為主要集成電路，價(jià)格僅供參考
高通第二代C-V2X開發(fā)平臺(tái)主要部件包括MDM9250芯片組，其中有MDM9250 SoC，PMD9655電源管理，WTR5975收發(fā)器，LPDDR與NAND的MCP封裝存儲(chǔ)器為美光的MT29RZ4B2DZZHHWD，256MB的LPDDR2，512MB的NAND。還有5.9GHz的RFEE，即射頻前端，包括功率放大器、天線開關(guān)、低噪音放大器和濾波器。應(yīng)用處理器是高通的APQ8096AU，即車載版驍龍820，還有PM8996AU電源管理，三星的4GB LPDDR4，K4F6E3D4HB。2.4GHz，802.11n，WiFi與藍(lán)牙4.2模塊QCA6574AU。東芝的TC9560XBG是汽車級(jí)PCIe轉(zhuǎn)以太網(wǎng)界面IC，支持單通道2代PCIe，支持EAVB協(xié)議，包括IEEE802.1AS、IEEE802.1Qav，擁有RGNII/RMII/MII的MAC。包括Cortex M3。
高通C-V2X開發(fā)平臺(tái)包含NXP MPC5746（達(dá)到ASIL-D級(jí)）和NXP K61。K61是一個(gè)支持IEEE1588以太網(wǎng)界面和USB OTG的MCU。K61把輪速傳感器傳來的USB信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)镾PI輸出給MDM9250。IMU采用博世的BMI160，這是一個(gè)16比特3軸重力加速度計(jì)和3軸陀螺儀的IMU，不過博世現(xiàn)在推薦BMI270取代BMI160。
V2X采用HSM硬件加密，可以選擇NXP的SFX1800或英飛凌的SLi97。SFX1800是特別為V2X開發(fā)的。
上圖為NXP的V2X架構(gòu)圖，不過這是針對(duì)DSRC的，但在C-V2X中也可以用SFX1800，SFX1800采用ARM SC300核心，內(nèi)含2MB的Flash。SFX1800采用NXP的Java Card OperatingSystem (JCOP) 操作系統(tǒng)，密碼保護(hù)支持IEEE1609.2和ETSI TS 103 97密碼學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。
Sli97主要為eCall和V2X開發(fā)的，其中Sli97CSI專為V2X設(shè)計(jì)，擁有1MB Flash，界面為SO7816，支持I2C和SPI接口。
 
 
上圖為高通SA2150P的內(nèi)部框架圖，采用低成本的4核A53設(shè)計(jì)，也去掉了高成本的GPU，用ARM NEON的SIMD設(shè)計(jì)來應(yīng)對(duì)并行計(jì)算，成本比APQ8096AU要低至少一半。高通C-V2X開發(fā)平臺(tái)主要集成電路大約200美元，將來APQ8096AU會(huì)被SA2150P取代，價(jià)格估計(jì)會(huì)降低20-25美元。
 
天線方面采用兩個(gè)4芯FAKRA，分別針對(duì)WLAN和C-V2X，還有一個(gè)針對(duì)GPS的FAKRA接口。此外如果考慮歐洲標(biāo)準(zhǔn)，還要考慮eCall，還要增加A2B數(shù)字音頻，高通開發(fā)平臺(tái)使用ADI的AD2410WCCSZ，還有音頻CODEC，使用德州儀器的TLV320AIC3104IRHBT。需要增加20腳音頻與麥克風(fēng)連接器，還有一個(gè)包含CAN、OABR物理層和12V供電的20腳連接器。當(dāng)然還得有電池。
 
上圖為協(xié)議棧架構(gòu)，實(shí)際Facilities就是智能交通ITS的協(xié)議棧
 
上圖為V2X協(xié)議棧。上層協(xié)議棧或者說ITS協(xié)議棧，歐美起步都很早，這主要是歐美從1999年就開始構(gòu)思了利用無線通訊打造ITS系統(tǒng)的構(gòu)思并付諸實(shí)施。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)即ETSI從2008年就開始著手制定ITS協(xié)議棧標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)基本制定完成。不過是基于DSRC的，但轉(zhuǎn)移到C-V2X的速度很快，畢竟只是通訊方式的不同。
2020年1月，ETSI釋放了ETSI EN 303 613接入層標(biāo)準(zhǔn)，將來還有ETSI TR 101 607標(biāo)準(zhǔn)。美國方面，比歐洲稍晚，大約在2010年開始制定以DSRC為通訊方式的標(biāo)準(zhǔn)，即SAE J3161。2019年則有針對(duì)C-V2X的J2945標(biāo)準(zhǔn)。
 
DSRC與C-V2X協(xié)議棧的對(duì)比，上層差別甚微。
 
高通在第二代MDM9250開發(fā)平臺(tái)上提供基于SAE和ETSI標(biāo)準(zhǔn)的ITS協(xié)議棧。同時(shí)也支持第三方ITS協(xié)議棧。對(duì)SAE來說，關(guān)鍵的ITS信息包括BSM（Basic Safety Message，即SAE J2735），Emergency Vehiclealert (EVA) ，Signal Phase and Timing (SPaT)，Map Data（MAP），TravelerInformation Message (TIM)。對(duì)ETSI來說，關(guān)鍵信息包括DecentralizedEnvironmental Notification Message (DENM) ， Cooperative AwarenessMessage (CAM)，Signal Phase and Timing (SPaT)，LDM（本地動(dòng)態(tài)地圖）。
 
中國目前已經(jīng)基本完成的標(biāo)準(zhǔn)如上表，主導(dǎo)力量是CCSA，即中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)，其余還有C-ITS中國智能交通產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，中國汽車工程協(xié)會(huì)C-SAE，國家汽車標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)NTCAS，車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟TIAA。
還需要制訂的標(biāo)準(zhǔn)如下表所列。
 
 
 
 
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