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摘要：本文探讨了LTE带动多样化的汽车应用，具体举例说明LTE会给未来汽车带来的应用变化，提出未来汽车制造商能为支持LTE功能的新款汽车提供新的服务并产生新的营收模式及应用方法。本文网络版地址：http：//www.eepw.eom.cn/article/267425.htm
关键词：LTE;汽车应用;宽带连接
DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.1.006
2014年在拉斯韦加斯举行的全球年度最大消费电子产品展-CES中，配备了智能和宽带连网的汽车已成为会场亮点。
所有重要的汽车供货商都展示了配备先进导航与信息娱乐系统的新型汽车。整体而言，4G LTE是推动这些创新设计的关键技术。 LTE拥有高速度、低延迟、IP连网等特性，能实现全新一代的高质量车载应用，为驾驶员和乘客提供具备丰富视频的通信、导航、信息、娱乐和基于地理位置的服务。
与上一代蜂窝通信标准相比，LTE的速度和服务质量保证可大幅提升车载系统的性能：不仅可提供先进与多样化的服务，而且质量更佳。对于利润率通常远低于汽车零售价格10%的汽车产业来说，LTE另辟蹊径，使汽车制造商能为支持LTE功能的新款汽车提供新的服务并产生新的营收模式。
带宽演进
Nortel时任首席技术官PhilEdholm曾于2004年提出“Edholm定律”，意指广域无线网络（如LTE、UMTS等蜂窝技术）、短距离无线网络（如Wi-Fi之漫游技术）、和固定线路（如铜线、光纤等有线网络）的连接速度会趋于相同。此定律宣称，当技术将来发展到某一点，蜂窝通信的速度将与短距离通信相同，并在实际应用中完全取代固定线路网络（“有线网络的终点”），而发展的趋势也证明事实确实如此。
目前商用网络的部署情况来看，办公室以太网的速度已经达到1-10Gbps，家用电缆服务的速度为100Mbps-lGbps， Wi-Fi （802.lla，b，g，n）和Wi-Fi （802.llac）的速度分别为300-600Mbps和1Gbps。随着未来几年“LTE-Advanced”的部署，其上行速度最高将达500Mbps，下行速度达1Gbps。
LTE推动汽车新应用
信息娱乐/移动热点
Audi（奥迪汽车）于2014年3月宣布，2015年的新款Audi A3将配备4GLTE。Audi Connect 4G服务可提供Google Earth（图3）和StreetⅥew地图来导航，并可通过语音识别和音频读出，支持Google搜寻与因特网/社交媒体浏览功能。此外，在线音乐/视频播放、防撞辅助、以及最多可支持另外八台乘客设备的集成4G/Wi-Fi路由器，使汽车摇身变成一台移动网络热点。
交互式电视和电影
由于4G LTE网络性能更好，因此无需缓冲或等待就能播放HD电影，并且多位用户可以同时观看。
现场直播与广播内容
世界杯足球赛或美式足球超级碗这类热门的运动赛事，往往会吸引全球数亿人同时观看。为了处理这种高需求的现场实时内容，LTE的增强型多媒体广播多播服务（E-MBMS，LTE实现Google Earth导航功能Enhanced Multimedia Broadcast MulticastServices）为LTE网络上接收相同内容的所有用户（广播）或选定数量的用户，提供一种低延迟、高频谱性能的方式。它是通过点到多点传输（多播）来实现的，此时一个现场视频流会经由网络核心进行传输，再按网络边缘的需求复制并分发给观众或用户。
制造商自有品牌移动设备
Audi在2014年一月举行的消费电子展（CES）上宣布，将开发Audi自有品牌的平板电脑。该公司表示，这将是一台“全功能的Android平板计算机”，安装在前排座椅头枕的背面，供后座的乘客使用。
该公司还指出，此平板电脑将于四到五年内投入量产。放置在车内，超级杯的LTE多播系统较之第三方移动设备，它与同品牌的汽车能够更好地集成。该平板电脑的制造将符合严格的汽车环境规范。
乘客能利用此平板电脑来控制收音机、媒体和导航系统，并查看关于汽车行驶状态的数据。由于此设备采用Google Android操作系统，它还能使用Google Play应用程序商店中的所有应用程序、电影和音乐。另一个有趣的特性是，在路上看到一半的电影，还能在家中的客厅继续播放。
增强实境和抬头显示器（HUD）
LTE可借助因特网的强大功能与丰富内容，进一步推进这一趋势的发展。举例来说，通过摄影机和道路传感器的实时响应，并与周围车辆的信息结合在一起，可监测可能发生的交通事故。数据在云端处理，然后传送给所有汽车。由于LTE具备低传输延迟的特性，实时获取周围车辆的相对速度是有可能实现的。
然后，这些“智能汽车”便会依此更改屏幕上的车道指示，甚至在检测到危险路况之前自动变更导航选择。驾驶员能看到前方车辆以红框显示，并有绿色箭头指示应切换至哪一个车道。驾驶员的视线完全无需离开道路，便能看到所有相关的信息。其它会显示的辅助信息还包括：邻近的加油站位置（和价格）、服务、停车或过路收费方式等，并能如图6所示，实时更新前方路况。
向后兼容现有技术
我们将看到，随着这些服务成为汽车的标准配备，以及LTE网络扩大到100%的覆盖率，现有的2G和3G技术会逐渐被淘汰。然而，在过渡期内，我们还是需要在汽车内提供与2G和3G技术的向后兼容性（“LTE多模”），以确保能随时保持连网，而不只是在目前拥有良好LTE覆盖的城市或靠近城市的地区才有网络可用。
虽然要实现上述许多应用，最好是利用LTE技术，但广泛覆盖的HSPA+网络（最新的3G标准版本）也能提供42Mbps的下行速度一虽然延迟较长。我们必需了解，峰值数据传输率只能在理想条件下获得，其带宽由共享同一蜂窝的多个用户来共享。这是LTE胜出的另一个领域，因为LTE的OFDMA调制方案使共享带宽的人数远超3G。 在LTE无法覆盖的地区，HSPA+仍能为一定数量的用户提供质量尚可的服务。自适应视频/音频编码技术，例如因特网上常用的（如YouTube），能根据带宽可用性的改变来实时下调性能。它与本地数据缓存配合使用，便能提供高质量体验，并根据网络条件需求适时在LTE和HSPA+之间切换。
音频通信是另一个重要需求，任何一种支持LTE网络的信息娱乐系统都将集成免提语音通话功能，使驾驶员能安全地拨打并接听电话。此外，一些新的应用，如私人秘书服务（concierge service），也需要语音互动功能，因为这是一边驾驶一边通话的最安全、自然且舒适的方式。由于2G/3G高质量电话服务在全球范围广泛覆盖，在未来的一段时间内，汽车仍需维持2G/3G网络相连。
最后，欧洲eCall系统这类紧急呼叫系统的铺开，要求蜂窝通信网络覆盖范围遍及整个欧盟区域。由于GSM已在欧洲（和全世界）建立完善，而且eCal米用极低的带宽，因此这也是需要汽车维持2G连接的另一个原因一至少在LTE未全面覆盖与普及之前仍需如此。
LTE汽车需求
无线频谱与天线
众所周知，LTE服务拥有非常复杂的地理区域与无线频段组合。目前定义的LTE频段已经超过40种，而在许多地区，必须至少能同时支持5或6个频段。因为汽车经常会跨地区漫游，例如从北美到南美，或从东欧到西欧，所以汽车可能需要支持多达10个LTE频段。
除此之外，LTE采用2个天线的MIMO设计（多重输入与多重输出，发送器和接收器两端都须采用多个天线以提高性能），并可能进一步发展到四个天线。由于在汽车两端安装多个天线布线难度很高，因此最好将蜂窝调制解调器一分为二：一部分是数字组件，放在车内;另一部分是射频拉远头，与天线一起放入一个外部装置，，如现在很多汽车都有的“鱼鳍”。更复杂的设计是，“鱼鳍”中已包含数个天线，可支持GNSS、FM和数字收音机等，所以谨慎的系统设计与RF共存模型会变得非常重要。
环境需求
由于汽车的使用寿命很长，而且需忍受严格的环境条件（热、冷、振动），因此所有车用部件都应符合严格的质量与性能标准，美国的汽车电子委员会（AEC）已针对这些要求制定了规范。
AEC-Q100是蜂窝调制解调器需要满足的关键需求，它定义了电气、使用寿命和应力可靠性等参数的测试。其主题是该设备在工作温度范围增大后的可靠性，这取决于该设备在汽车内所处的位置。例如，车舱内的应用可能需要满足Grade 3（-40to+85C）;仪表板应用需满足Grade 2（-40 to +105C）;而在空间狭小，且受日晒的位置，则需符合Grade l（-40 to+125C）。
系统架构
另一个需要考虑的问题是LTE应如何与车内现有的技术集成。以下有三个重叠的需求。在实际应用中、每一个需求都可能由不同的设计团队来开发，采用不同组件供货商的产品，并按照客户的喜好来安装。
Cypress和Spansion通过40亿美元的全股票交易进行合并
近日，赛普拉斯半导体公司和Spansion公司宣布达成一项最终合并决议，该合并以全股票方式进行，是一项免税交易，总价值约40亿美元。合并后的公司年营业额将达20亿美元，成为用于嵌入式系统的微控制器和专用存储器的全球领先供应商。
此项合并交易所带来的协同效应预计将在未来三年中每年为公司节省1亿3千5百万美元的成本，并且在交易完成后的第一个完整年度中提升非通用会计准则（non-GAAP）下的收入。合并后的公司仍将继续按照每季度每股0.11美元向股东支付股息。该项交易的完成尚需通过一些常规程序，包括赛普拉斯和Spansion股东的批准，以及美国、德国和中国监管部门审查。该交易已获得赛普拉斯和Spansion董事会的一致通过，预计将于2015年上半年完成合并。
关键词：LTE;汽车应用;宽带连接
DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.1.006
2014年在拉斯韦加斯举行的全球年度最大消费电子产品展-CES中，配备了智能和宽带连网的汽车已成为会场亮点。
所有重要的汽车供货商都展示了配备先进导航与信息娱乐系统的新型汽车。整体而言，4G LTE是推动这些创新设计的关键技术。 LTE拥有高速度、低延迟、IP连网等特性，能实现全新一代的高质量车载应用，为驾驶员和乘客提供具备丰富视频的通信、导航、信息、娱乐和基于地理位置的服务。
与上一代蜂窝通信标准相比，LTE的速度和服务质量保证可大幅提升车载系统的性能：不仅可提供先进与多样化的服务，而且质量更佳。对于利润率通常远低于汽车零售价格10%的汽车产业来说，LTE另辟蹊径，使汽车制造商能为支持LTE功能的新款汽车提供新的服务并产生新的营收模式。
带宽演进
Nortel时任首席技术官PhilEdholm曾于2004年提出“Edholm定律”，意指广域无线网络（如LTE、UMTS等蜂窝技术）、短距离无线网络（如Wi-Fi之漫游技术）、和固定线路（如铜线、光纤等有线网络）的连接速度会趋于相同。此定律宣称，当技术将来发展到某一点，蜂窝通信的速度将与短距离通信相同，并在实际应用中完全取代固定线路网络（“有线网络的终点”），而发展的趋势也证明事实确实如此。
目前商用网络的部署情况来看，办公室以太网的速度已经达到1-10Gbps，家用电缆服务的速度为100Mbps-lGbps， Wi-Fi （802.lla，b，g，n）和Wi-Fi （802.llac）的速度分别为300-600Mbps和1Gbps。随着未来几年“LTE-Advanced”的部署，其上行速度最高将达500Mbps，下行速度达1Gbps。
LTE推动汽车新应用
信息娱乐/移动热点
Audi（奥迪汽车）于2014年3月宣布，2015年的新款Audi A3将配备4GLTE。Audi Connect 4G服务可提供Google Earth（图3）和StreetⅥew地图来导航，并可通过语音识别和音频读出，支持Google搜寻与因特网/社交媒体浏览功能。此外，在线音乐/视频播放、防撞辅助、以及最多可支持另外八台乘客设备的集成4G/Wi-Fi路由器，使汽车摇身变成一台移动网络热点。
交互式电视和电影
由于4G LTE网络性能更好，因此无需缓冲或等待就能播放HD电影，并且多位用户可以同时观看。
现场直播与广播内容
世界杯足球赛或美式足球超级碗这类热门的运动赛事，往往会吸引全球数亿人同时观看。为了处理这种高需求的现场实时内容，LTE的增强型多媒体广播多播服务（E-MBMS，LTE实现Google Earth导航功能Enhanced Multimedia Broadcast MulticastServices）为LTE网络上接收相同内容的所有用户（广播）或选定数量的用户，提供一种低延迟、高频谱性能的方式。它是通过点到多点传输（多播）来实现的，此时一个现场视频流会经由网络核心进行传输，再按网络边缘的需求复制并分发给观众或用户。
制造商自有品牌移动设备
Audi在2014年一月举行的消费电子展（CES）上宣布，将开发Audi自有品牌的平板电脑。该公司表示，这将是一台“全功能的Android平板计算机”，安装在前排座椅头枕的背面，供后座的乘客使用。
该公司还指出，此平板电脑将于四到五年内投入量产。放置在车内，超级杯的LTE多播系统较之第三方移动设备，它与同品牌的汽车能够更好地集成。该平板电脑的制造将符合严格的汽车环境规范。
乘客能利用此平板电脑来控制收音机、媒体和导航系统，并查看关于汽车行驶状态的数据。由于此设备采用Google Android操作系统，它还能使用Google Play应用程序商店中的所有应用程序、电影和音乐。另一个有趣的特性是，在路上看到一半的电影，还能在家中的客厅继续播放。
增强实境和抬头显示器（HUD）
LTE可借助因特网的强大功能与丰富内容，进一步推进这一趋势的发展。举例来说，通过摄影机和道路传感器的实时响应，并与周围车辆的信息结合在一起，可监测可能发生的交通事故。数据在云端处理，然后传送给所有汽车。由于LTE具备低传输延迟的特性，实时获取周围车辆的相对速度是有可能实现的。
然后，这些“智能汽车”便会依此更改屏幕上的车道指示，甚至在检测到危险路况之前自动变更导航选择。驾驶员能看到前方车辆以红框显示，并有绿色箭头指示应切换至哪一个车道。驾驶员的视线完全无需离开道路，便能看到所有相关的信息。其它会显示的辅助信息还包括：邻近的加油站位置（和价格）、服务、停车或过路收费方式等，并能如图6所示，实时更新前方路况。
向后兼容现有技术
我们将看到，随着这些服务成为汽车的标准配备，以及LTE网络扩大到100%的覆盖率，现有的2G和3G技术会逐渐被淘汰。然而，在过渡期内，我们还是需要在汽车内提供与2G和3G技术的向后兼容性（“LTE多模”），以确保能随时保持连网，而不只是在目前拥有良好LTE覆盖的城市或靠近城市的地区才有网络可用。
虽然要实现上述许多应用，最好是利用LTE技术，但广泛覆盖的HSPA+网络（最新的3G标准版本）也能提供42Mbps的下行速度一虽然延迟较长。我们必需了解，峰值数据传输率只能在理想条件下获得，其带宽由共享同一蜂窝的多个用户来共享。这是LTE胜出的另一个领域，因为LTE的OFDMA调制方案使共享带宽的人数远超3G。 在LTE无法覆盖的地区，HSPA+仍能为一定数量的用户提供质量尚可的服务。自适应视频/音频编码技术，例如因特网上常用的（如YouTube），能根据带宽可用性的改变来实时下调性能。它与本地数据缓存配合使用，便能提供高质量体验，并根据网络条件需求适时在LTE和HSPA+之间切换。
音频通信是另一个重要需求，任何一种支持LTE网络的信息娱乐系统都将集成免提语音通话功能，使驾驶员能安全地拨打并接听电话。此外，一些新的应用，如私人秘书服务（concierge service），也需要语音互动功能，因为这是一边驾驶一边通话的最安全、自然且舒适的方式。由于2G/3G高质量电话服务在全球范围广泛覆盖，在未来的一段时间内，汽车仍需维持2G/3G网络相连。
最后，欧洲eCall系统这类紧急呼叫系统的铺开，要求蜂窝通信网络覆盖范围遍及整个欧盟区域。由于GSM已在欧洲（和全世界）建立完善，而且eCal米用极低的带宽，因此这也是需要汽车维持2G连接的另一个原因一至少在LTE未全面覆盖与普及之前仍需如此。
LTE汽车需求
无线频谱与天线
众所周知，LTE服务拥有非常复杂的地理区域与无线频段组合。目前定义的LTE频段已经超过40种，而在许多地区，必须至少能同时支持5或6个频段。因为汽车经常会跨地区漫游，例如从北美到南美，或从东欧到西欧，所以汽车可能需要支持多达10个LTE频段。
除此之外，LTE采用2个天线的MIMO设计（多重输入与多重输出，发送器和接收器两端都须采用多个天线以提高性能），并可能进一步发展到四个天线。由于在汽车两端安装多个天线布线难度很高，因此最好将蜂窝调制解调器一分为二：一部分是数字组件，放在车内;另一部分是射频拉远头，与天线一起放入一个外部装置，，如现在很多汽车都有的“鱼鳍”。更复杂的设计是，“鱼鳍”中已包含数个天线，可支持GNSS、FM和数字收音机等，所以谨慎的系统设计与RF共存模型会变得非常重要。
环境需求
由于汽车的使用寿命很长，而且需忍受严格的环境条件（热、冷、振动），因此所有车用部件都应符合严格的质量与性能标准，美国的汽车电子委员会（AEC）已针对这些要求制定了规范。
AEC-Q100是蜂窝调制解调器需要满足的关键需求，它定义了电气、使用寿命和应力可靠性等参数的测试。其主题是该设备在工作温度范围增大后的可靠性，这取决于该设备在汽车内所处的位置。例如，车舱内的应用可能需要满足Grade 3（-40to+85C）;仪表板应用需满足Grade 2（-40 to +105C）;而在空间狭小，且受日晒的位置，则需符合Grade l（-40 to+125C）。
系统架构
另一个需要考虑的问题是LTE应如何与车内现有的技术集成。以下有三个重叠的需求。在实际应用中、每一个需求都可能由不同的设计团队来开发，采用不同组件供货商的产品，并按照客户的喜好来安装。
Cypress和Spansion通过40亿美元的全股票交易进行合并
近日，赛普拉斯半导体公司和Spansion公司宣布达成一项最终合并决议，该合并以全股票方式进行，是一项免税交易，总价值约40亿美元。合并后的公司年营业额将达20亿美元，成为用于嵌入式系统的微控制器和专用存储器的全球领先供应商。
此项合并交易所带来的协同效应预计将在未来三年中每年为公司节省1亿3千5百万美元的成本，并且在交易完成后的第一个完整年度中提升非通用会计准则（non-GAAP）下的收入。合并后的公司仍将继续按照每季度每股0.11美元向股东支付股息。该项交易的完成尚需通过一些常规程序，包括赛普拉斯和Spansion股东的批准，以及美国、德国和中国监管部门审查。该交易已获得赛普拉斯和Spansion董事会的一致通过，预计将于2015年上半年完成合并。