При упоминании автомобильных коммуникаций большинство людей в первую очередь думают о шине CAN. И да, в течение последних десяти лет шлюзы CAN были основой автомобильных электронных систем. Но с развитием технологий автономного вождения и V2X (vehicle-to-everything) традиционные CAN-шлюзы начинают показывать свой возраст.Недавно мне в руки попал автомобильный шлюз SV900, и, честно говоря, эту штуку уже нельзя назвать просто "CAN-шлюзом" - она фактически заново определяет, какими должны быть автомобильные системы связи.

На какие узкие места наталкиваются традиционные CAN-шлюзы?

Сначала поговорим о старых проблемах. Традиционные CAN-шлюзы выполняют в основном три задачи: преобразование протоколов, маршрутизацию сигналов и изоляцию сети. Это отлично подходит для обычных автомобилей - когда вы просто передаете сигналы торможения и данные об оборотах между ЭБУ, пропускной способности шины CAN от 500 Кбит/с до 1 Мбит/с вполне достаточно.Но ситуация изменилась. Одна тестовая платформа автономного автомобиля, оснащенная лидаром, радаром миллиметровых волн и несколькими камерами, генерирует несколько гигабайт данных в секунду. Все эти данные необходимо в режиме реального времени передавать в облако для обработки, а также получать обратно управляющие команды. Традиционный CAN-шлюз? Извините, у него даже нет достаточного количества портов Ethernet.Есть и другая реальная проблема - стабильность сети. Когда тестовый автомобиль едет по шоссе, сигнал 4G то появляется, то исчезает. Резкий поворот в туннель - и сигнал просто пропадает. Если вы находитесь в середине процесса обновления OTA или сеанса удаленного мониторинга, у вас возникнут проблемы.

Как двойные автомобильные шлюзы 5G решают эти проблемы?

Двойное резервирование сети: Попрощайтесь с "тревогой отключения"

Отличительной особенностью SV900 является Двойная сеть 5G. Заметьте, я сказал два модуля 5G, а не один.Эта конструкция очень умна. Две SIM-карты работают в разных сетях. Например, одна из них работает в сети China Mobile, а другая - в China Unicom. Когда одна сеть слаба или перегружена, она автоматически переключается на другую. Я проверил это на некоторых участках скоростной трассы Пекин-Тибет с плохим сигналом, скорость одной карты 5G падает примерно до 30 Мбит/с, но при агрегации двух карт стабильно держится на уровне 80 Мбит/с.В таких коммерческих сценариях, как автономные автомобили доставки и роботы-такси, даже несколько секунд перерыва в работе сети могут привести к проблемам. Двойное решение 5G - это, по сути, "двойная страховка" для связи.

Авиационные разъемы M12: Вот как должны выглядеть разъемы автомобильного класса

Вы можете подумать, что разъемы не так уж важны. Но если вы видели, как стандартные порты ethernet расшатываются или отваливаются после того, как тестовый автомобиль несколько часов проезжает по неровной дороге, вы поймете, почему. Авиационные разъемы M12 имеет огромное значение.SV900 оснащен 5 портами M12 для подключения к сети Ethernet, а также одним разъемом M12-X, объединяющим интерфейсы RS232, RS485 и CAN. Эти резьбовые, фиксирующиеся разъемы имеют класс защиты IP67 - водонепроницаемые, пылезащищенные и виброустойчивые. Я видел, как команды работали с этими разъемами на пустынных полигонах в течение трех месяцев подряд без каких-либо проблем с разъемами.Сравните это с устройствами, использующими стандартные порты RJ45 - ослабление соединения после нескольких дней вибрации является нормой, и вы постоянно останавливаетесь, чтобы проверить кабели.

Не просто шлюз, а станция ретрансляции данных

Это устройство имеет встроенный SDK для многосетевой агрегации которые могут объединять пропускную способность нескольких сетей. Например, если каждое соединение 5G имеет скорость 100 Мбит/с, теоретически можно достичь скорости передачи данных около 200 Мбит/с.В реальных приложениях мы использовали его для передачи видеопотоков в реальном времени с автомобильных камер - четырех 1080P-каналов одновременно с задержкой менее 100 мс. Это очень важно для сценариев удаленного управления автомобилем - оператор безопасности должен видеть видеозаписи в реальном времени без заметной задержки.Он также поддерживает Протокол НТРИПчто очень полезно для команд, занимающихся высокоточным позиционированием. Автомобили могут получать данные дифференциальной коррекции через шлюз в режиме реального времени, повышая точность GPS от метрового до сантиметрового уровня.

Хранение журналов: Больше никаких догадок при устранении неполадок

Есть еще одна практичная особенность -FLASH-накопитель журналов. Все сетевые данные, сообщения CAN и системные события во время эксплуатации автомобиля могут быть сохранены локально.Однажды я столкнулся со странной проблемой: тестовый автомобиль потерял связь на 30 секунд на перекрестке, но облачные журналы ничего не показали. Позже, вытащив локальные журналы шлюза, я обнаружил, что это был кратковременный перерыв, вызванный переключением близлежащей базовой станции 5G. С помощью этой функции можно отследить и восстановить многие периодически возникающие проблемы.

 

Применение в реальном мире: Что он может делать на самом деле?

Автономные транспортные средства доставки: Стабильность превыше всего

Во многих университетских городках и населенных пунктах сегодня работают автономные автомобили доставки. Эти автомобили не отличаются высокой скоростью, но им требуются чрезвычайно стабильные сети: распределение заказов, планирование маршрутов, удаленный мониторинг - все это зависит от возможности подключения.После установки двойных шлюзов 5G автомобили доставки поддерживают связь даже на парковках и в районах плотной застройки с плохим сигналом. Операторы могут в режиме реального времени видеть местоположение, уровень заряда батареи и статус заказа для каждого автомобиля, что значительно повышает эффективность работы диспетчеров.

Тестирование роботакси: Передача данных без потери мяча

Тестовые автомобили для автономного вождения ежедневно генерируют несколько терабайт данных. Бортовое хранилище не справляется с этой задачей - данные должны передаваться в режиме реального времени или почти в режиме реального времени. Традиционный подход заключается в загрузке данных через проводную сеть на базе в течение ночи, но это слишком неэффективно для тестирования.Благодаря высокой пропускной способности двойных шлюзов 5G вы можете передавать данные во время движения. Я видел, как команды начинали маркировку и обучение на дневных тестовых данных к вечеру, сокращая цикл итераций вдвое.

Горнодобывающие предприятия: Окончательное экологическое испытание

В горнодобывающей промышленности условия еще более суровые - высокие температуры, пыль, вибрация, плохие сигналы. Разъемы M12 и двойное резервирование 5G в модели SV900 действительно хорошо зарекомендовали себя в таких условиях.На одном из карьеров операторы развернули более десятка автономных карьерных самосвалов, используя двойные шлюзы 5G для удаленного мониторинга и аварийного управления. За шесть месяцев не было ни одной остановки производства из-за проблем со связью.

Традиционный CAN-шлюз против нового 5G-шлюза автомобиля

Давайте сравним два поколения:Традиционный шлюз CAN:

• Основная функция: Преобразование протоколов для автомобильных шин (CAN, LIN, FlexRay)
• Доступ к сети: Не более одного модуля 4G, ограниченная пропускная способность
• Интерфейсы: Стандартные порты ethernet, DB9 и т. д.
• Варианты использования: Традиционная диагностика автомобиля, функции T-Box

Автомобильный шлюз нового поколения 5G (например, SV900):

• Основная функция: Автомобильная шина + связь между автомобилем и облаком + пограничные вычисления
• Доступ к сети: Двойной 5G/5G+4G с агрегируемой пропускной способностью
• Интерфейсы: Авиационные разъемы M12 автомобильного класса, устойчивые к вибрациям и помехам
• Примеры использования: Автономное вождение, V2X, удаленное вождение

Проще говоря, следующее поколение - это не просто "шлюз", а скорее центральный узел для автомобильных коммуникаций и вычислений.

 

 

 

На что следует обратить внимание при выборе автомобильного шлюза?

Если вы выбираете оборудование для проекта, вот несколько ключевых моментов, основанных на практическом опыте:1. Определите требования к пропускной способностиЕсли вы просто передаете CAN-сообщения и GPS-положения, то одиночный 4G подойдет. Но для видео, облаков точек лидара переходите сразу на 5G - двойной 5G, если сможете это сделать.2. Проверьте интерфейсы и степень защитыТестовым и коммерческим автомобилям абсолютно необходимы интерфейсы автомобильного класса. Сэкономив несколько сотен баксов на продуктах потребительского класса, вы впоследствии потратите в десять раз больше на их обслуживание.3. Не упускайте из виду особенности программного обеспеченияNTRIP, многосетевая агрегация, локальное хранилище - поначалу все это может показаться ненужным, но когда возникнут проблемы, вы поймете, насколько они важны.4. Учитывайте масштабируемостьАвтомобильные проекты быстро обновляются. Сегодняшнее решение может потребовать обновления уже через полгода. Выбирайте устройство с богатым интерфейсом и обновляемым по OTA программным обеспечением, чтобы избежать множества обходных путей.

Заключительные размышления

Эволюция от CAN-шлюза к автомобильному шлюзу 5G - это не просто увеличение пропускной способности, это полная перестройка архитектуры автомобильной связи. Традиционная "автомобильная связь" эволюционирует в сторону "координации транспортного средства с облаком и инфраструктурой", а роль шлюза превращается из простого преобразователя протоколов в важнейший узел, соединяющий транспортные средства с интеллектуальной транспортной экосистемой.Такие продукты, как SV900, представляют собой новое направление развития коммуникационного оборудования для автомобилей. Двойное резервирование 5G, интерфейсы автомобильного класса, многосетевая агрегация, пограничное хранилище - все эти функции не являются хвастовством в технических характеристиках, а действительно разработаны с учетом реальных потребностей автономного вождения и подключенных автомобилей.Если ваш проект предполагает тестирование автономного вождения, беспилотную доставку или V2X, серьезно оцените этот тип автомобильного шлюза нового поколения. В конце концов, в мире интеллектуальных подключенных автомобилей стабильность связи часто определяет, насколько далеко может продвинуться ваш проект.