In der heutigen Zeit des rasanten technologischen Fortschritts sind autonome Fahrzeuge nicht mehr nur ein Hirngespinst aus Science-Fiction-Filmen, sondern eine Spitzentechnologie, die allmählich Realität wird. Viele Menschen haben jedoch immer noch zahlreiche Fragen zum inneren Aufbau autonomer Fahrzeuge, insbesondere dazu, wie diese scheinbar komplexen elektronischen Geräte zusammenarbeiten. Heute werden wir das Geheimnis des "neuronalen Zentrums" autonomer Fahrzeuge lüften - des Fahrzeug-Gateways. Am Beispiel des SV900-5G Fahrzeugnetzwerk-Gateways werden wir detailliert analysieren, wie es verschiedene Geräte miteinander verbindet und das gesamte Fahrzeug "intelligent" macht.

Was ist ein Fahrzeug-Gateway? Warum brauchen autonome Fahrzeuge es?

Stellen wir uns vor, wir würden ein autonomes Fahrzeug mit einem Menschen vergleichen: Verschiedene Sensoren wären die Augen und Ohren, die Steuergeräte wären das Gehirn und die Fahrzeug-Gateway wäre das zentrale Nervensystem. Es ist dafür verantwortlich, dass die verschiedenen "Organe" innerhalb des Fahrzeugs miteinander "kommunizieren" und gleichzeitig die Verbindung zur Außenwelt aufrechterhalten können.Das SV900 Fahrzeug-Gateway ist im Wesentlichen ein Hochleistungs-Router, der speziell für Anwendungen im Automobilbereich entwickelt wurde, aber seine Funktionalität geht weit über die eines gewöhnlichen Routers hinaus. Es muss nicht nur die Datenübertragung zwischen den Geräten im Fahrzeug abwickeln, sondern auch eine stabile Verbindung zwischen dem Fahrzeug und externen Netzwerken gewährleisten und mehrere Verbindungsmethoden unterstützen, darunter 5G/4G-Mobilfunknetze, WiFi-Hotspots und verschiedene industrielle Kommunikationsprotokolle.

Das "Multitalent" Identität des SV900 Vehicle Gateway

Das SV900-5G Fahrzeugnetzwerk-Gateway wurde speziell für Fahrzeugvernetzung, V2X (Vehicle-to-Everything) und WiFi-Netzwerkanwendungen entwickelt 

. Es unterstützt Dual-Mode 4G/5G-Netzwerke, verfügt über M12-Luftfahrtstecker, ist vollständig abgedichtet und hat eine Lebensdauer von mehreren Jahren, die einen stabilen Betrieb in rauen Automobilumgebungen ermöglicht.Diese "kleine Box" integriert zahlreiche Funktionen: Sie unterstützt den 5G-Netzwerkzugang, kabelgebundene und drahtlose Redundanz in zwei Netzwerken, dynamische Routing-Protokolle, Firewall-Sicherheitsfunktionen und Remote-Upgrades . Es kann gesagt werden, dass es ein unverzichtbares Kernstück in autonomen Fahrzeugen ist.

Schnittstellen-Analyse: Die Aufgabe eines jeden Kabels

Netzwerkschnittstellen - Hochgeschwindigkeitskanäle für Geräte im Fahrzeug

Der SV900 ist mit mehreren Netzwerkschnittstellen ausgestattet, die alle M12-Luftfahrtstecker verwenden . Diese Steckverbinder sind wasserdicht, staubdicht und vibrationsbeständig und eignen sich daher hervorragend für den Einsatz im Automobilbereich.Die WLAN-Schnittstelle (1 Stück) ist eine softwaredefinierte LAN/WAN-Schnittstelle, die je nach Bedarf als Schnittstelle für ein lokales Netzwerk oder ein Weitverkehrsnetz konfiguriert werden kann . Über Netzwerkkabel angeschlossen, kann es mit vorgeschalteten Routern oder anderen Netzwerkgeräten verbunden werden und bietet so eine flexible Konfiguration der Netzwerkarchitektur für das gesamte Fahrzeugnetzwerksystem.Die LAN-Schnittstellen (4 Gigabit-Ports) sind die primären Verbindungskanäle für Fahrzeuggeräte .

Über Netzwerkkabel können diese Schnittstellen Fahrzeugcomputer, Kameras, LiDAR, Displays und andere Geräte, die eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung benötigen, verbinden. Jede Schnittstelle unterstützt Übertragungsraten von 10/100/1000 Mbit/s und erfüllt damit die Anforderungen autonomer Fahrzeuge an die Echtzeitverarbeitung großer Datenmengen.Stellen Sie sich ein autonomes Fahrzeug vor, das mit Dutzenden von Kameras, mehreren LiDAR-Einheiten, Millimeterwellen-Radaren und anderen Sensoren ausgestattet ist - die Datenmenge, die diese Geräte pro Sekunde erzeugen, ist atemberaubend. Diese LAN-Schnittstellen wirken wie Autobahnen und sorgen dafür, dass die Daten schnell und zuverlässig an die Fahrzeugcomputer zur Verarbeitung übertragen werden können.

Kommunikationsschnittstellen - Brücken für die "Kommunikation" mit dem Fahrzeug

Zusätzlich zu den Netzwerkschnittstellen ist der SV900 mit verschiedenen Kommunikationsschnittstellen für den Anschluss unterschiedlicher Gerätetypen ausgestattet.

Die RS232-Schnittstelle (1 Einheit) ist eine herkömmliche serielle Kommunikationsschnittstelle, die hauptsächlich für den Anschluss von GPS-Modulen, herkömmlichen Sensoren oder Debugging-Geräten verwendet wird . Über serielle RS232-Kabel kann das Gateway präzise Positionsdaten erhalten oder mit einigen älteren Geräten kommunizieren. Obwohl diese Schnittstelle begrenzte Übertragungsraten hat, ist sie für bestimmte Anwendungen unersetzlich.Die RS485-Schnittstelle (1 Stück) ist eine industrietaugliche Kommunikationsschnittstelle, die die Übertragung über große Entfernungen und die Verbindung mehrerer Geräte unterstützt .

Über RS485 Twisted-Pair-Kabel können verschiedene industrielle Sensoren, Aktoren und andere Geräte angeschlossen werden. Diese Schnittstelle unterstützt auch das Modbus RTU-Protokoll, das in der industriellen Automatisierung weit verbreitet ist.

Die CAN-Schnittstelle (1 Stück) kann eine der wichtigsten Kommunikationsschnittstellen sein . CAN (Controller Area Network) ist das Standard-Kommunikationsprotokoll in der Automobilindustrie, und fast alle elektronischen Steuergeräte (ECUs) in Fahrzeugen unterstützen das CAN-Protokoll. Über CAN-Bus-Kabel kann sich das Gateway direkt mit dem CAN-Bus-Netzwerk des Fahrzeugs verbinden und mit Motorsteuergeräten, Getriebesteuergeräten, Fahrgestellsteuergeräten und anderen kommunizieren, um Echtzeit-Fahrzeugstatusinformationen wie Geschwindigkeit, Lenkwinkel und Bremsstatus zu erhalten.Dies ist wie die Installation eines "Übersetzers" für das Gateway, der es ihm ermöglicht, die "Sprache" des Fahrzeugs zu verstehen und damit die Überwachung und Kontrolle des Fahrzeugstatus zu erreichen.

Antennenschnittstellen - Fenster zur Außenwelt

Der SV900 ist mit mehreren Antennenschnittstellen ausgestattet, die alle mit Fakra-Steckverbindern, den Standard-HF-Steckverbindern in der Automobilindustrie, ausgestattet sind. .Die Antennenschnittstellen für Mobilfunknetze (8 Einheiten) Unterstützung von 5G/4G-Netzverbindungen über RF-Kabel mit 50Ω-Impedanz, die an externe Antennen angeschlossen sind .

Diese 8 Schnittstellen unterstützen mehrere Frequenzbänder, unter anderem die 5G-Bänder N1/N3/N5/N7/N8/N20/N28 und die 4G-Bänder B1/B3/B5/B7/B8.Warum werden so viele Antennenschnittstellen benötigt? Der Grund dafür ist, dass 5G/4G-Netze mehrere Frequenzbänder nutzen, und verschiedene Bänder erfordern unterschiedliche Antennen, um den Signalempfang zu optimieren. Bei Systemen mit mehreren Antennen kann auch die MIMO-Technologie (Multiple Input Multiple Output) eingesetzt werden, die die Datenübertragungsraten und die Signalqualität erheblich verbessert.

Die WiFi-Antennenschnittstellen (4 Einheiten) Unterstützung von 2.4G/5.8G Dual-Band WiFi mit maximalen Übertragungsraten von bis zu 1774Mbps und Unterstützung des neuesten WiFi6-Standards . Diese Schnittstellen können Hochgeschwindigkeits-WiFi-Hotspot-Dienste für Fahrzeuginsassen bereitstellen und können auch für Fahrzeugverbindungen zu umliegenden WiFi-Netzen verwendet werden.

Andere Schnittstellen - Vollständige funktionale Konfiguration

Die SIM-Kartensteckplätze (2 Stück) Unterstützung von Standard-SIM-Karten und ESIM-Karten . Das Dual-Card-Design ermöglicht die Sicherung des Netzes oder den Wechsel zwischen verschiedenen Netzbetreibern und gewährleistet so eine zuverlässige Netzverbindung.Die GPIO-Schnittstelle (optional) kann verschiedene digitale Ein-/Ausgabegeräte, wie z. B. Steuerrelais und Schalter, anschließen und bietet so Erweiterungsmöglichkeiten für spezielle Anwendungen .Die Resetknopf wird verwendet, um das Gerät auf die Werkseinstellungen zurückzusetzen, was für die Wartung und Fehlersuche sehr nützlich ist.

Praktische Anwendungsszenarien: Autonome Fahrzeuge zum "Leben" erwecken

In praktischen Anwendungen fungiert das SV900 Fahrzeug-Gateway als Kommandozentrale, die die Arbeit der verschiedenen Geräte im Fahrzeug koordiniert.Wenn ein autonomes Fahrzeug startet, stellt das Gateway zunächst über die CAN-Schnittstelle eine Verbindung zu den Steuersystemen des Fahrzeugs her und erhält grundlegende Informationen zum Fahrzeugstatus. Gleichzeitig nehmen Kameras, LiDAR und andere Sensoren, die über LAN-Schnittstellen angeschlossen sind, ihre Arbeit auf, wobei die von ihnen erzeugten großen Datenmengen über Gigabit-Netzwerke zur Verarbeitung an den Fahrzeugcomputer übertragen werden.Der Fahrzeugcomputer analysiert diese Daten, trifft Fahrentscheidungen und sendet dann über das Gateway Steuerbefehle an die entsprechenden Aktoren. Während dieses Prozesses hält das Gateway die Verbindung mit Cloud-Servern über das 5G/4G-Netz aufrecht, um Verkehrsinformationen, Kartenaktualisierungen und andere Daten in Echtzeit zu erhalten.Wenn sich Passagiere im Fahrzeug befinden, können sie über den vom Gateway bereitgestellten WiFi-Hotspot zur Unterhaltung auf das Internet zugreifen. Inzwischen kann das Gateway auch genaue Standortinformationen über GPS-Module abrufen und so Navigations- und Versandsysteme unterstützen.

Sicherheit und Verlässlichkeit: Wesentliche Schutzmaßnahmen

Da es sich beim SV900 um ein kritisches Fahrzeuggerät handelt, wurden umfangreiche Sicherheits- und Zuverlässigkeitsmaßnahmen getroffen . Es unterstützt Firewall-, Anti-DDoS-Angriffs-, Zugangskontrolllisten- und andere Netzwerksicherheitsfunktionen sowie VPN, SSL-Verschlüsselung und andere Technologien zur Gewährleistung der Sicherheit der Datenübertragung.Das Gerät selbst hat die Schutzklasse IP40 mit guter Staub- und Wasserbeständigkeit bestanden. . Die MTBF (Mean Time Between Failures) übersteigt 100.000 Stunden und gewährleistet einen langfristigen zuverlässigen Betrieb.

Schlussfolgerung: Das Fundament der intelligenten Mobilität

Obwohl das SV900 Fahrzeug-Gateway nur eine kleine "Box" zu sein scheint, trägt es die wichtige Verantwortung, autonomen Fahrzeugen die Kommunikation mit der Außenwelt zu ermöglichen. Über verschiedene Schnittstellen und Verbindungskabel verbindet es organisch verschiedene Geräte innerhalb des Fahrzeugs und bildet so ein effizientes, sicheres und zuverlässiges Fahrzeugnetzwerksystem.Mit der Verbreitung der 5G-Technologie und der Entwicklung der Fahrzeugvernetzung werden Fahrzeug-Gateways wie der SV900 eine immer wichtigere Rolle spielen.

Sie sind nicht nur die technische Grundlage für die Verwirklichung des autonomen Fahrens, sondern auch wichtige Komponenten zur Förderung der Entwicklung von intelligentem Verkehr und intelligenten Städten.Wenn wir in naher Zukunft in autonomen Fahrzeugen sitzen und uns bequem fortbewegen, werden wir vielleicht daran denken, dass hinter all dem ein kleines "neuronales Zentrum" im Stillen arbeitet, das die intelligente Welt der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-, Fahrzeug-zu-Infrastruktur- und Fahrzeug-zu-Cloud-Kommunikation verbindet.