高通目前有三套平台,一套以mdm 9150芯片组为核心,主要针对r14标准,以非网络的直接连接应用为主。第二套以mdm9250芯片组为核心,主要针对r15标准,以网络连接,提高交通效率应用为主。奔驰与宝马的下一代tcu已确定使用mdm9250。 第三套以sa2150p芯片组为核心,主要针对r16标准,从4g推进到5g nr领域,移远通信已经有基于sa2150p的产品。
和前两代不同,sa2150p是应用处理器,专为v2x应用开发的处理器。此外高通还有针对5g的sa415/sa515m平台可选外挂v2x功能,sa151m核心就是骁龙x50 modem,高通骁龙x50是单模的5g基带芯片,需要与4g lte基带搭配使用,且骁龙x50设计之初就是为了28ghz频段上运行,更属意于高频毫米波(mmwave)方案,因此实际上在sub-6ghz下的表现可能不尽人意。当然高通目前最新的有x55 modem。
上图为5gaa联盟的cto在2020年10月对v2x量产应用时间线做的一个预测。高通的三代产品将可能会长期共存。目前还有频谱分配的问题没解决。在2020年10月5gaa联盟的白皮书里呼吁美国政府应该给予c-v2x足够的频谱带宽。 5gaa认为基础安全的its应用如5.9ghz下的v2v和v2i应用需要10-20mhz的带宽。先进its应用如5.9ghz下的v2i/p需要40mhz以上带宽,c-v2x里的v2n通讯,低于1ghz的低波段(乡村环境)service-agnostic需要至少50mhz带宽,1-7ghz的中波段(城市环境)需要至少500mhz的带宽。 目前主要还是高通的二代产品。v2x目前频带主要为b46d和b47,b46d是全球标准,即5725mhz-5825mhz,b47是针对日本的,即5850-5925mhz。
高通c-v2x平台架构
高通第二代c-v2x开发平台框架图
上表为主要集成电路,价格仅供参考
高通第二代c-v2x开发平台主要部件包括mdm9250芯片组,其中有mdm9250 soc,pmd9655电源管理,wtr5975收发器,lpddr与nand的mcp封装存储器为美光的mt29rz4b2dzzhhwd,256mb的lpddr2,512mb的nand。还有5.9ghz的rfee,即射频前端,包括功率放大器、天线开关、低噪音放大器和滤波器。应用处理器是高通的apq8096au,即车载版骁龙820,还有pm8996au电源管理,三星的4gb lpddr4,k4f6e3d4hb。2.4ghz,802.11n,wifi与蓝牙4.2模块qca6574au。东芝的tc9560xbg是汽车级pcie转以太网界面ic,支持单通道2代pcie,支持eavb协议,包括ieee802.1as、ieee802.1qav,拥有rgnii/rmii/mii的mac。包括cortex m3。
高通c-v2x开发平台包含nxp mpc5746(达到asil-d级)和nxp k61。k61是一个支持ieee1588以太网界面和usb otg的mcu。k61把轮速传感器传来的usb信号转变为spi输出给mdm9250。imu采用博世的bmi160,这是一个16比特3轴重力加速度计和3轴陀螺仪的imu,不过博世现在推荐bmi270取代bmi160。 v2x采用hsm硬件加密,可以选择nxp的sfx1800或英飞凌的sli97。sfx1800是特别为v2x开发的。 上图为nxp的v2x架构图,不过这是针对dsrc的,但在c-v2x中也可以用sfx1800,sfx1800采用arm sc300核心,内含2mb的flash。sfx1800采用nxp的java card operatingsystem (jcop) 操作系统,密码保护支持ieee1609.2和etsi ts 103 97密码学标准。 sli97主要为ecall和v2x开发的,其中sli97csi专为v2x设计,拥有1mb flash,界面为so7816,支持i2c和spi接口。
上图为高通sa2150p的内部框架图,采用低成本的4核a53设计,也去掉了高成本的gpu,用arm neon的simd设计来应对并行计算,成本比apq8096au要低至少一半。高通c-v2x开发平台主要集成电路大约200美元,将来apq8096au会被sa2150p取代,价格估计会降低20-25美元。
天线方面采用两个4芯fakra,分别针对wlan和c-v2x,还有一个针对gps的fakra接口。此外如果考虑欧洲标准,还要考虑ecall,还要增加a2b数字音频,高通开发平台使用adi的ad2410wccsz,还有音频codec,使用德州仪器的tlv320aic3104irhbt。需要增加20脚音频与麦克风连接器,还有一个包含can、oabr物理层和12v供电的20脚连接器。当然还得有电池。
上图为协议栈架构,实际facilities就是智能交通its的协议栈
上图为v2x协议栈。上层协议栈或者说its协议栈,欧美起步都很早,这主要是欧美从1999年就开始构思了利用无线通讯打造its系统的构思并付诸实施。欧洲电信标准协会即etsi从2008年就开始着手制定its协议栈标准,目前已经基本制定完成。不过是基于dsrc的,但转移到c-v2x的速度很快,毕竟只是通讯方式的不同。 2020年1月,etsi释放了etsi en 303 613接入层标准,将来还有etsi tr 101 607标准。美国方面,比欧洲稍晚,大约在2010年开始制定以dsrc为通讯方式的标准,即sae j3161。2019年则有针对c-v2x的j2945标准。
dsrc与c-v2x协议栈的对比,上层差别甚微。
高通在第二代mdm9250开发平台上提供基于sae和etsi标准的its协议栈。同时也支持第三方its协议栈。对sae来说,关键的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)。对etsi来说,关键信息包括decentralizedenvironmental notification message (denm) , cooperative awarenessmessage (cam),signal phase and timing (spat),ldm(本地动态地图)。
中国目前已经基本完成的标准如上表,主导力量是ccsa,即中国通信标准化协会,其余还有c-its中国智能交通产业联盟,中国汽车工程协会c-sae,国家汽车标准化委员会ntcas,车载信息服务产业应用联盟tiaa。 还需要制订的标准如下表所列。
原文标题:高通v2x开发平台构成与成本分析
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