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隨著智能交通技術(shù)的快速發(fā)展，低速無人駕駛車輛在封閉園區(qū)、工業(yè)區(qū)、景區(qū)和智慧城市中的應(yīng)用日益廣泛。這類車輛通常行駛速度不超過30公里/小時(shí)，主要用于定點(diǎn)接駁、物流配送、環(huán)衛(wèi)作業(yè)等場(chǎng)景。盡管速度較低，但其對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的要求卻不低，甚至在某些方面比高速自動(dòng)駕駛更為嚴(yán)苛。本文將深入剖析低速無人駕駛對(duì)網(wǎng)絡(luò)的核心需求，并以SV900車載網(wǎng)關(guān)為例，闡述如何構(gòu)建穩(wěn)定可靠的低速無人駕駛通信系統(tǒng)。
低速無人駕駛雖然速度不高，但同樣承擔(dān)著人員運(yùn)輸或貨物配送等關(guān)鍵任務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性要求極高。車輛必須在各種復(fù)雜環(huán)境下保持與控制中心的穩(wěn)定連接，包括建筑物遮擋、隧道通過、高架橋下等信號(hào)覆蓋薄弱區(qū)域。
盡管車速較低，但對(duì)于緊急避障、突發(fā)狀況處理等場(chǎng)景，仍然需要毫秒級(jí)的通信延遲以確保安全。特別是在遠(yuǎn)程接管模式下，控制指令的實(shí)時(shí)性對(duì)避免事故至關(guān)重要。
低速無人駕駛車輛需要實(shí)時(shí)上傳環(huán)境感知數(shù)據(jù)、車輛狀態(tài)信息，同時(shí)下載地圖更新、任務(wù)指令等。特別是當(dāng)部署多個(gè)高清攝像頭時(shí)，視頻流傳輸對(duì)帶寬提出較高要求。
作為聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備，無人駕駛車輛面臨網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險(xiǎn)。必須建立完善的安全機(jī)制，防止通信被干擾、數(shù)據(jù)被竊取或控制系統(tǒng)被入侵。
單一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以滿足全場(chǎng)景覆蓋需求，需要多種通信技術(shù)協(xié)同工作，互為備份。
車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)主要包括:
CAN總線：連接底盤控制單元、電池管理系統(tǒng)等關(guān)鍵硬件
以太網(wǎng)：連接高帶寬設(shè)備如激光雷達(dá)、攝像頭等傳感器
串口通信：連接部分傳統(tǒng)設(shè)備和傳感器
車外網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)車輛與外部世界的通信:
蜂窩網(wǎng)絡(luò)(4G/5G)：提供廣域網(wǎng)連接能力
WiFi：在固定區(qū)域內(nèi)提供高速連接
V2X通信：實(shí)現(xiàn)車與車、車與基礎(chǔ)設(shè)施的直接通信
部署在道路沿線，提供低延遲的數(shù)據(jù)處理和決策支持，減輕車載計(jì)算單元負(fù)擔(dān)。
5G技術(shù)為低速無人駕駛提供了理想的通信基礎(chǔ):
eMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)：滿足高清視頻傳輸需求
URLLC(超可靠低延遲通信)：保障控制指令實(shí)時(shí)性
mMTC(海量機(jī)器類通信)：支持大規(guī)模車輛部署
5G網(wǎng)絡(luò)切片允許為不同業(yè)務(wù)需求分配獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)資源:
控制指令專用切片：確保控制數(shù)據(jù)最高優(yōu)先級(jí)
感知數(shù)據(jù)上傳切片：分配充足帶寬
后臺(tái)管理切片：處理非關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)
通過MPTCP(多路徑傳輸控制協(xié)議)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)間的無縫切換和帶寬聚合，提升通信可靠性。
將部分計(jì)算和存儲(chǔ)任務(wù)下放至網(wǎng)絡(luò)邊緣，減少通信延遲，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。
低速無人駕駛車輛常在園區(qū)、工廠、城市街道等復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)行，面臨建筑物遮擋、電磁干擾等問題，對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋提出更高要求。
相比個(gè)人交通工具，低速無人駕駛車輛通常需要全天候運(yùn)行，對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定性和持久性要求更高。
在物流中心、工業(yè)園區(qū)等環(huán)境中，可能同時(shí)部署數(shù)十甚至上百輛無人駕駛車輛，對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量提出挑戰(zhàn)。
在保證必要通信性能的同時(shí)，需控制通信成本，特別是在大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用中。
SV900系列是專為智能車輛設(shè)計(jì)的車載網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，具備多項(xiàng)特性直接滿足低速無人駕駛的網(wǎng)絡(luò)需求:
SV900支持雙5G或5G+4G LTE雙模組配置，實(shí)現(xiàn)主備無縫切換:
支持兩張SIM卡，可接入不同運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)
當(dāng)主網(wǎng)絡(luò)信號(hào)弱或中斷時(shí)，自動(dòng)切換至備用網(wǎng)絡(luò)
支持多DNN(Data Network Name)，允許不同業(yè)務(wù)使用不同APN接入點(diǎn)
SV900提供豐富的接口，滿足低速無人駕駛的不同通信需求:
5個(gè)千兆以太網(wǎng)端口(M12航空接頭)：連接車內(nèi)高帶寬設(shè)備
RS232/RS485/CAN接口：支持傳統(tǒng)車載設(shè)備接入
支持WiFi功能，最高可達(dá)1774Mbps傳輸速率，便于車輛進(jìn)站時(shí)大量數(shù)據(jù)快速交互
針對(duì)無人駕駛的安全需求，SV900內(nèi)置多層安全防護(hù):
全狀態(tài)包監(jiān)測(cè)(SPI)，防范拒絕服務(wù)(DoS)攻擊
支持多種VPN協(xié)議(IPsec/PPTP/L2TP/OpenVPN等)，確保數(shù)據(jù)傳輸加密
支持訪問控制列表(ACL)、IP-MAC綁定等安全功能
可選國密算法支持，滿足特殊應(yīng)用場(chǎng)景需求
低速無人駕駛對(duì)設(shè)備可靠性要求極高，SV900采用多項(xiàng)保障措施:
工作溫度范圍-35°C~+75°C，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境
寬電壓輸入(948V，可擴(kuò)展至960V)，兼容車輛電源波動(dòng)
內(nèi)置電源反相保護(hù)、過壓保護(hù)和過流保護(hù)
內(nèi)置看門狗機(jī)制，設(shè)備運(yùn)行自檢技術(shù)，故障自修復(fù)
SV900提供完善的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量保障機(jī)制:
支持鏈路在線監(jiān)測(cè)，通過心跳包持續(xù)檢測(cè)連接狀態(tài)
支持有線、雙無線多路互為備份，實(shí)現(xiàn)99.999%的網(wǎng)絡(luò)可用性
QoS管理功能，確保控制指令等關(guān)鍵數(shù)據(jù)優(yōu)先傳輸
支持流量閾值設(shè)定、流量統(tǒng)計(jì)和流量告警功能
低速無人駕駛車輛常需與工業(yè)系統(tǒng)對(duì)接，SV900支持多種工業(yè)協(xié)議:
集成DTU功能，支持TCP、UDP透明傳輸模式
支持Modbus RTU轉(zhuǎn)Modbus TCP網(wǎng)橋
支持MQTT等物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，便于車輛數(shù)據(jù)接入云平臺(tái)
支持環(huán)保212協(xié)議等特定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
SV900兼容星創(chuàng)易聯(lián)"星云"平臺(tái)，支持車隊(duì)網(wǎng)關(guān)的集中管理:
支持FOTA(Firmware Over The Air)遠(yuǎn)程升級(jí)
遠(yuǎn)程配置修改和故障診斷
支持SNMP v1/v2/v3，便于與第三方監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接
完善的日志功能，支持本地系統(tǒng)日志、遠(yuǎn)程日志，甚至斷電日志保存
基于SV900的低速無人駕駛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部署，應(yīng)遵循以下原則:
核心控制數(shù)據(jù)與普通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分離，使用不同APN或網(wǎng)絡(luò)切片
根據(jù)運(yùn)行區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，合理選擇主備運(yùn)營商
在信號(hào)弱區(qū)域部署WiFi熱點(diǎn)或小基站，消除通信盲區(qū)
控制數(shù)據(jù)上下行采用對(duì)稱通道，避免上行擁塞導(dǎo)致控制延遲
建立多層次安全防護(hù)體系:
車載終端層：利用SV900的防火墻和VPN功能構(gòu)建第一道防線
傳輸層：數(shù)據(jù)加密傳輸，防止中間人攻擊
平臺(tái)層：嚴(yán)格的認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)控異常流量
在低速無人駕駛場(chǎng)景中，合理部署邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn):
園區(qū)入口設(shè)置邊緣計(jì)算服務(wù)器，提供實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃
關(guān)鍵路口部署計(jì)算節(jié)點(diǎn)，協(xié)助交通協(xié)調(diào)
利用SV900的Linux OpenWrt系統(tǒng)，支持輕量級(jí)邊緣計(jì)算應(yīng)用部署
建立全方位網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系:
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)強(qiáng)度、延遲、丟包率等關(guān)鍵指標(biāo)
設(shè)置閾值報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量劣化
建立歷史數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)部署
未來低速無人駕駛網(wǎng)絡(luò)將向以下方向發(fā)展:
5G-Advanced和6G技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)一步降低延遲，提高可靠性
網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)真正的業(yè)務(wù)隔離和資源保障
人工智能賦能的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，智能調(diào)整參數(shù)適應(yīng)環(huán)境變化
未來將實(shí)現(xiàn)更緊密的網(wǎng)絡(luò)融合:
5G與衛(wèi)星通信結(jié)合，消除地面網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)
V2X直連通信與蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，降低關(guān)鍵場(chǎng)景延遲
專網(wǎng)與公網(wǎng)深度融合，兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性
隨著網(wǎng)絡(luò)連接的深入，安全挑戰(zhàn)將增加:
零信任安全架構(gòu)的應(yīng)用
基于區(qū)塊鏈的分布式安全認(rèn)證
隱私計(jì)算技術(shù)保護(hù)用戶和車輛數(shù)據(jù)
低速無人駕駛雖然速度不高，但其網(wǎng)絡(luò)需求同樣復(fù)雜而嚴(yán)格。高可靠性、低延遲、足夠帶寬、冗余備份以及強(qiáng)大的安全保障是構(gòu)建成功系統(tǒng)的關(guān)鍵。以SV900為代表的先進(jìn)車載網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，通過多模組設(shè)計(jì)、豐富接口、完善的網(wǎng)絡(luò)管理功能，很好地滿足了當(dāng)前低速無人駕駛的網(wǎng)絡(luò)通信需求。