一、車載以太網(wǎng)

1、車載總線通信推動(dòng)域集中式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，以太網(wǎng)上車有效降低車身重量與制造成本

目前車載總線通信正逐步由 CAN總線為主、其他總線為輔”的分布式架構(gòu)，向 以太網(wǎng)為主、CAN及其他總線為輔”的域集中式架構(gòu)轉(zhuǎn)變。

在CAN總線為主的分布式架構(gòu)中，各個(gè)功能被分別集成到不同的電子控制單元（ECU）中。這種架構(gòu)相較于原先的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式，功能集成度更高，更便于損壞后的修理與替換。此外，CAN總線架構(gòu)的應(yīng)用層協(xié)議與數(shù)據(jù)定義是統(tǒng)一的，這使得修改具有較強(qiáng)的靈活性。

然而，分布式架構(gòu)也存在一些顯著的問題。由于ECU數(shù)量多、電氣節(jié)點(diǎn)多，導(dǎo)致線束長(zhǎng)且重，進(jìn)而增加了線束的成本。此外，過多的ECU和復(fù)雜的線束設(shè)計(jì)也給汽車網(wǎng)絡(luò)信息安全增添了隱患。

為了解決分布式架構(gòu)存在的問題，汽車行業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)為主的域集中式架構(gòu)。在這種架構(gòu)中，以太網(wǎng)作為汽車骨干網(wǎng)，其余通信則結(jié)合不同通信技術(shù)的功能特點(diǎn)使用CAN-FD、FlexRay等總線技術(shù)。

域集中式架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于：

-> A:降低重量和成本：以太網(wǎng)為主的域集中式架構(gòu)可以更有效地降低車內(nèi)線束重量以及相應(yīng)的連接成本和人力成本。由于以太網(wǎng)線纜相較于傳統(tǒng)線纜更輕、更細(xì)，因此可以顯著減輕車身重量。同時(shí)，域集中式架構(gòu)減少了線纜的數(shù)量和復(fù)雜度，降低了制造和安裝成本。

-> B:標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化：域集中式架構(gòu)有利于標(biāo)準(zhǔn)化上車，使得汽車設(shè)計(jì)更加模塊化。這不僅可以提高生產(chǎn)效率，還可以降低后期維護(hù)和升級(jí)的成本。

-> C:提高性能：以太網(wǎng)具有高帶寬、低延遲的特點(diǎn)，可以滿足車載應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度和實(shí)時(shí)性的要求。此外，以太網(wǎng)還支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和設(shè)備連接，使得車內(nèi)通信更加靈活和高效。

-> D:增強(qiáng)安全性：域集中式架構(gòu)通過劃分不同的功能域，實(shí)現(xiàn)了基本的安全隔離。這可以有效減少攻擊面擴(kuò)大的可能性，提高汽車網(wǎng)絡(luò)的安全性。

小結(jié)：

CAN為主，分布式車載總線通信結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)：

-> 功能分別集成于ECU，便于損壞替換；

-> 應(yīng)用層協(xié)議和數(shù)據(jù)定義統(tǒng)一，修改靈活性強(qiáng)。

以太網(wǎng)為主，域集中式車載總線通信結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)：

-> ECU分別集成于DCU，車內(nèi)連接相對(duì)更簡(jiǎn)單

-> 功能提供更標(biāo)準(zhǔn)，全套功能成本相對(duì)更低，

2、智能電動(dòng)汽車通信架構(gòu)更集中，車載以太網(wǎng)搭載范圍日益廣泛

不同車型的通信架構(gòu)差異

不同車型根據(jù)功能需求配備了不同的總線架構(gòu)。以大眾ID4、特斯拉Model Y、福特Mach E為例，它們?cè)谲噧?nèi)通信技術(shù)的應(yīng)用上各有側(cè)重：

-> 大眾ID4和福特Mach E：這兩款車在使用以太網(wǎng)的同時(shí)，仍保留了較多的分布式ECU（電子控制單元）。這反映出傳統(tǒng)主機(jī)廠在電動(dòng)化轉(zhuǎn)型過程中相對(duì)保守的態(tài)度，它們可能更傾向于在保持現(xiàn)有架構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上逐步引入新技術(shù)。

-> 特斯拉Model Y：與大眾ID4和福特Mach E不同，特斯拉Model Y的集成度更高，搭載了更多的LVDS（低電壓差分信號(hào)）技術(shù)，以配合攝像頭等傳感器使用。這體現(xiàn)了新能源車企在技術(shù)創(chuàng)新和演進(jìn)方面的更快步伐，它們更傾向于采用更先進(jìn)、更集中的通信架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)更高的性能和更低的成本。

這種差異不僅反映了不同主機(jī)廠的技術(shù)路線選擇，也體現(xiàn)了傳統(tǒng)主機(jī)廠和新能源車企在供應(yīng)鏈中話語(yǔ)權(quán)的差異。新能源車企由于更接近于消費(fèi)者和市場(chǎng)需求，因此在技術(shù)創(chuàng)新和演進(jìn)方面更具優(yōu)勢(shì)，更傾向于實(shí)現(xiàn)“軟件定義汽車”的理念。

車載以太網(wǎng)作為智能電動(dòng)汽車通信架構(gòu)的重要組成部分，其發(fā)展歷程經(jīng)歷了三個(gè)階段：

-> 初始階段：車載以太網(wǎng)最初被應(yīng)用于車載診斷和ECU軟件更新部分。這一階段的以太網(wǎng)應(yīng)用相對(duì)有限，主要替代了部分CAN總線的功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛診斷和軟件更新的遠(yuǎn)程支持。

-> 拓展階段：隨著智能座艙和智能駕駛功能的不斷發(fā)展，車載以太網(wǎng)進(jìn)一步拓展了應(yīng)用范圍。它開始支持這些高級(jí)功能的數(shù)據(jù)傳輸和控制，提高了車內(nèi)通信的效率和可靠性。

-> 集成階段：目前，車載以太網(wǎng)正逐步成為汽車主干網(wǎng)絡(luò)，集成各部分車身模塊的控制。結(jié)合CAN-FD等總線技術(shù)，車載以太網(wǎng)正在形成跨域融合的車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠滿足更大數(shù)據(jù)量、更高速、更低時(shí)延、更高時(shí)效性的性能需求，為智能電動(dòng)汽車的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。

二、UWB (Ulitra-wideband，超寬帶無線通信技術(shù))

UWB以高精度定位支持車端應(yīng)用，數(shù)字鑰匙有望成為汽車數(shù)字孿生入口

UWB技術(shù)以其低功耗、高定位精度以及強(qiáng)抗干擾能力，在智能電動(dòng)汽車上實(shí)現(xiàn)了多方面的功能。這些功能包括但不限于進(jìn)入、定位、傳輸、感應(yīng)、泊車、充電和支付等。UWB的高定位精度使得它能夠在車輛與用戶之間建立精確的空間感知，從而實(shí)現(xiàn)無感進(jìn)入等智能化操作。同時(shí)，UWB的抗干擾能力也保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。

數(shù)字鑰匙的技術(shù)路徑以NFC、BLE以及UWB為主，許多產(chǎn)品將三種技術(shù)以不同形式結(jié)合。目前數(shù)字鑰匙的典型配置方案是以功耗更低的BLE完成發(fā)現(xiàn)與用戶驗(yàn)證功能，以定位精度更高的UWB完成安全測(cè)距、無感進(jìn)入功能，以功耗最小的NFC在電量較低、信號(hào)較差情況下作為備用支持。數(shù)字鑰匙將成為汽車數(shù)字孿生的入口，以數(shù)字鑰匙所關(guān)聯(lián)的數(shù)字ID將車機(jī)與用戶相綁定，拓展更多云端信息交互與后市場(chǎng)服務(wù)。

在移動(dòng)設(shè)備（以手機(jī)為主）、車機(jī)以及云端之間，UWB支撐形成了一個(gè)完備且安全高效的數(shù)字鑰匙生態(tài)結(jié)構(gòu)。這個(gè)生態(tài)結(jié)構(gòu)不僅包括了數(shù)字鑰匙的生成、分發(fā)和管理，還涉及到了車輛與用戶的交互、信息的傳輸和處理等多個(gè)環(huán)節(jié)。通過UWB技術(shù)，數(shù)字鑰匙能夠?qū)崿F(xiàn)與車輛的精確匹配和識(shí)別，從而確保只有合法的用戶才能夠訪問和控制車輛。

-> NFC數(shù)字鑰匙

通通過NFC卡片或具備NFC功能的手機(jī)、手表等設(shè)備，靠近車身刷卡感應(yīng)區(qū)域即可實(shí)現(xiàn)車輛的解閉鎖和啟動(dòng)等功能。NFC技術(shù)具有無需完全貼合即可感應(yīng)解鎖的特點(diǎn)，并且在手機(jī)沒電、BLE和UWB均不能正常工作的情況下，仍可作為備用支持。

-> BLE藍(lán)牙鑰匙

初次使用時(shí)，用戶需要下載相應(yīng)的手機(jī)App并創(chuàng)建、匹配藍(lán)牙鑰匙。BLE技術(shù)功耗低、技術(shù)成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)鑰匙定位、無鑰匙進(jìn)入、無鑰匙啟動(dòng)和遠(yuǎn)程控制等功能。然而，BLE技術(shù)的性能可能受到手機(jī)機(jī)型不兼容、環(huán)境干擾等因素的影響。

-> UVB數(shù)字鑰匙

UWB頻帶相對(duì)更寬，定位精度相對(duì)更好。通過UWB技術(shù)，車輛能夠自主感知用戶的存在，并實(shí)現(xiàn)車輛近距離精確空間感知。這為用戶提供了更加便捷、智能化的車輛訪問和控制體驗(yàn)。

結(jié)論：在典型配置方案中，BLE系統(tǒng)通常用于喚醒和初步驗(yàn)證用戶身份，UWB則用于測(cè)距定位和確保安全進(jìn)入，而NFC則作為備份冗余方案，在BLE和UWB均無法正常工作的情況下提供替代支持。這種配置方案既保證了數(shù)字鑰匙的便捷性和智能化水平，又確保了其安全性和可靠性。

未來發(fā)展趨勢(shì)與展望

未來，UWB數(shù)字鑰匙有望成為汽車數(shù)字孿生的入口。通過汽車鑰匙數(shù)字化這一窗口，車鎖、車機(jī)以及用戶將以統(tǒng)一的數(shù)字ID相聯(lián)系。這將打通車機(jī)生態(tài)與用戶需求之間的壁壘，縮短消費(fèi)者服務(wù)反饋鏈條，并推動(dòng)汽車數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，我們可以期待更多后市場(chǎng)服務(wù)的拓展，如維修、代客泊車等。這些服務(wù)將進(jìn)一步提升用戶的用車體驗(yàn)和滿意度，同時(shí)也為汽車行業(yè)帶來新的增長(zhǎng)點(diǎn)和商業(yè)模式創(chuàng)新。

三、市場(chǎng)格局

1、數(shù)字鑰匙功能向B端拓展，解鎖更加安全、完備的智慧出行生態(tài)

數(shù)字鑰匙當(dāng)前的功能仍集中于無感進(jìn)入與遠(yuǎn)程控制等基礎(chǔ)功能,身份識(shí)別等個(gè)性化設(shè)置初顯端倪，未來數(shù)字鑰匙將承載更多C端功能，并為B端的共享運(yùn)營(yíng)、車隊(duì)管理以及后市場(chǎng)服務(wù)提供更多便利性與可能性。以數(shù)字鑰匙為入口，未來汽車產(chǎn)業(yè)內(nèi)各方將基于身份標(biāo)識(shí)相連結(jié)并在保證整個(gè)通訊鏈路各環(huán)節(jié)安全的前提下，獲取用戶的信任，形成更加完備的智慧出行生態(tài)。

目前數(shù)字鑰匙市場(chǎng)內(nèi)玩家主要以三類為主一類是以Tier 1廠商為主的供應(yīng)商，主要以相關(guān)硬件開發(fā)為主;一類是以安全、芯片供應(yīng)商為主的廠商主要以相關(guān)軟件研發(fā)為主;一類是以車企與科技企業(yè)的聯(lián)合為主，提供更加完善的數(shù)字鑰匙解決方案。數(shù)字鑰匙作為細(xì)分品類，尚且難以大規(guī)模量產(chǎn)盈利。未來各企業(yè)將以數(shù)字鑰匙為載體，在車端搭載更多自身主體業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)硬件或系統(tǒng)的統(tǒng)一上車。

2、星閃技術(shù)逐步驗(yàn)證上車，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟合力推動(dòng)系統(tǒng)架構(gòu)迭代

星閃技術(shù)作為新一代無線短距通信技術(shù)，由基礎(chǔ)應(yīng)用層、基礎(chǔ)服務(wù)層以及星閃接入層構(gòu)成。目前星閃技術(shù)Release 1.0系統(tǒng)架構(gòu)及規(guī)范已完成，以SLB和SLE兩種無線通信接口。SLB主要適用于高速率、高質(zhì)量連接，SLE適用于低功耗、輕量級(jí)連接。未來星閃2.0將進(jìn)一步支持感知、定位、自組網(wǎng)以及音視頻原生應(yīng)用等。

目前星閃技術(shù)在智能電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用以車載降噪、全景環(huán)視、無鑰匙進(jìn)入、車機(jī)互聯(lián)、車身娛樂以及無線電池管理系統(tǒng)等為主，隨著進(jìn)一步驗(yàn)證與開發(fā)，星閃技術(shù)將覆蓋智能汽車以及更多智能終端。為此，華為牽頭成立了星閃聯(lián)盟，聯(lián)盟成員包括9家行業(yè)機(jī)構(gòu)、12家汽車廠商、50余家芯片和模組廠商、31家應(yīng)用廠商、44家ICT企業(yè)和十余所高校及科研單位，合力突破行業(yè)痛點(diǎn)。

3、LTE-V2X有望成為車路協(xié)同主流技術(shù)，5G取代4G上車仍有待驗(yàn)證與建設(shè)

V2X作為車路協(xié)同的底層通信技術(shù)，主要可分為DSRC和基于蜂窩通信技術(shù)的C-V2X。DSRC基于IEEE802.11P，C-V2X包含LTE-V2X和5GNR-V2X，其中LTE-V2X在中國(guó)發(fā)展較為成熟并具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。相比DSRC，C-V2X起步較晚，但時(shí)延低、拓展性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)，且LTE-V-Direct具備向5G平滑演進(jìn)的能力，演進(jìn)路徑更加明確。

LTE-V2X中基于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的接口發(fā)展更快，整體汽車市場(chǎng)內(nèi)裝配滲透率超60%未來五年有望達(dá)到90%。未來V2X也將發(fā)展出更多集成上車方式。目前車載蜂窩通信功能主要依托4G芯片，2022年5G通信基站建有231.2萬座，約為4G基站的三分之一，難以達(dá)成有效覆蓋。4G芯片主導(dǎo)蜂窩通信市場(chǎng)的現(xiàn)狀將持續(xù)至少五年，5G芯片上車仍有待行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)設(shè)施、成本控制等方面的發(fā)展與完善。