1概述 11.1發展現狀 11.2發展趨勢 22應用場景 32.1數據傳輸類場景 32.1.1車輛數據采集 3 42.2智能座艙類場景 42.2.1超高清視頻場景 42.2.2沉浸式場景 52.3智能駕駛類場景 52.3.1出行服務類場景 62.3.2交通管理類場景 62.3.3安全預警類場景 62.3.4監控遙控類場景 72.3.5協作通行類場景 73關鍵技術和能力 83.1通信技術 83.1.1Uu蜂窩通信技術 83.1.2PC5直連通信技術 83.1.3網絡質量保障 93.1.4通信安全 93.2業務能力 3.2.1計算能力 3.2.2定位能力 3.2.3雙機互聯 3.3硬件接口 3.4軟件架構 3.4.1操作系統 3.4.3中間件 4測試認證 5總結與展望 縮略語列表 參考文獻 20參編單位及人員 中國移動中國移動1車載模組是將芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，并提供標準接口的功能模塊。車載模組作為汽車的關鍵底層硬件之一，是連接智能網聯汽車感知層與應用層的關鍵環節。近年來，隨著車聯網行業的快速發展，智能網聯汽車滲透率快速增長，車載模組需求加速釋放，市場規模迅速上升。在汽車EEA(電子電氣架構)升級和芯片技術進步的驅動下，車載模組由原來的單一通信模組，向智能化、融合化發展，以滿足車聯網數據傳輸、智能座艙、智車聯網是實現智能網聯汽車、智能交通系統的核心技術之一。當前，車聯圖2-1中國汽車銷量及網聯率情況預測智能網聯汽車的發展，推動車載模組需求加速釋放，市場快速增長。據中信證券統計數據，全球前裝車載蜂窩通信模組市場規模，2021年元，2025年將達到153億元。2022年起，5G車載模組成為了車載蜂窩通信市場中國移動中國移動2圖2-2中國及全球車載模組市場規模(億元)在產業方面，國際車載模組廠商起步早，曾經占據全球車載模組市場的主擴大。移遠、廣和通、高新興、美格智能、芯訊通、中信科智聯、中興通訊、阿爾卑斯阿爾派等模組廠商結合自身優勢，匹配不同業務需求，陸續推出車載車載模組市場分為前裝市場和后裝市場。前裝市1.2發展趨勢伴隨汽車電動化、網聯化、智能化的發展，汽車電子電氣架構由分布式向域集中甚至高度集成的整車集中式架構演進，智能呈現計算平臺融合的發展趨勢。作為車載平臺核心之一的車載模組，正逐步向中國移動中國移動3控芯片和存儲等單元，支持Android、Linux等操作系統，擁有較強大的處理能力、計算能力和豐富的接口，具備高分辨率控一體化能力，可支持多屏異顯、車機互聯、沉浸式導組，主要面向未來的域集中、整車集中式EE架構，基于多SoC甚至單SoC芯片方案，進一步提升車載模組的處理能力及計算能力2應用場景智能網聯汽車數據包含車輛的狀態信息、用戶行為以及各種應用場景相關的特征數據，這些特征數據從車輛采集后上傳至云端，以便由汽車企業為用戶提供車輛狀態檢測、監測、故障分析等服務；同時隨著高級別自動駕駛車輛的出現，更多脫敏數據(如服務接口數據、結構化數據、非結構化傳感器原始數業務應用主要場景端到端時延定位精度控(故障信息)中國移動中國移動4OTA升級通過無線網絡下載遠程服務器上的升級包，從而對汽車系統或應指的是給一個車輛設備、ECU(電子控制單元)閃存下載完整的固件鏡像，或者修補現有固件、更新閃存。第二種是SOTA(軟件在線升級),指的是對操作系統、地圖等應用程序進行更新升級。第三類是COTA(配置在線升級),付費購買服務后，通過OTA方式打開車輛上某項功能權限。OTA升級的通信需求如表2-2所示。表2-2OTA升級的通信需求業務應用主要場景網絡帶寬(Mbps/單用戶)端到端時級、智能駕駛功能升級上行帶寬：≥200Mbps下行帶寬：≥500Mbps(信息更新200Mbps+地圖更新300Mbps)2.2智能座艙類場景智能座艙主要包括座艙內飾和座艙電子領域，以及HMI(人機交互)系統。智能座艙對圖像、語音等數據進行采集，上傳至云端進行處理、計算，為用戶提供場景化服務，增加座艙的安全性、娛樂性和實用性。智能座艙的終極形態，將是通過語音交互、機器視覺、觸覺監控等多模態交互方案，實現車內感知計算，成為集家庭、娛樂、工作、社交為一體的“智能移動空間”。典型的智能座艙類場景包括超高清視頻、沉浸式場景等。2.2.1超高清視頻場景超高清視頻指分辨率在4K(3840*2160)以上的視頻。畫面幀率、抽樣比、壓縮比、碼率均會影響到用戶的體驗，如色彩豐富性、畫面生動性等。超高清視頻場景的通信需求如表2-3所示。5表2-3超高清視頻的通信需求業務應用主要場景網絡帶寬(Mbps/單用戶)端到端時延頻聽覺等多種感官感受豐富的虛擬內容，更好地沉浸式交互方式包括AR(增強現實)、VR(虛擬現實)等。目前在汽車領域，以AR-HUD(增強現實抬頭顯示)為代表的AR技術最為成熟，已經在多家車企與AR技術作為駕駛輔助技術不同，目前VR在智能座艙領域的應用更多是表2-4AR/VR的通信需求業務應用主要場景網絡帶寬(Mbps/單用戶)端到端時延VR(8K高清視頻)2.3智能駕駛類場景智能駕駛不僅能提升用戶駕駛體驗，有效減少人類駕駛員因疲中國移動中國移動62.3.1出行服務類場景出行服務類場景為用戶的智能出行提供交通信息、路面信息等服務，幫助用戶獲得更好的出行體驗。典型的出行服務類場景包括闖紅燈預警、道路危險狀況提示、限速預警等交通信息提醒服務。出行服務類場景的業務需求如表2-5所示。應用主要場景車速范圍通信距離端到端時延定位精度出行闖紅燈預警55限速預警12.3.2交通管理類場景交通管理類場景為城市交通管理者提供交通管理輔助信息和管理建議，幫助提升城市交通通行安全及效率。典型的交通管理類場景包括浮動車數據采集、動態車道管理、基于大數據的紅綠燈配時優化等。交通管理類場景的業務需求如表2-6所示。業務應用主要場景車速范圍端到端時延通信范圍定位精度2.3.3安全預警類場景安全預警類場景主要借助車聯網幫助智能駕駛車輛提前獲取安全預警信息，提高駕駛員及車輛對危險的感知能力，降低發生事故的風險。典型的安全預警類場景包括交叉路口碰撞預警、左轉輔助等。中國移動中國移動7安全預警類場景的業務需求如表2-7所示。業務應用主要場景端到端時延通信范圍定位精度安全預警交叉路口碰撞預警左轉輔助2.3.4監控遙控類場景監控遙控類場景主要借助車聯網實現對車輛狀態等的監控以及對車輛的遠程控制。典型的監控遙控場景包括病患乘車監控、遠程遙控駕駛等。監控遙控類場景的業務需求如表2-8所示。應用主要場景網絡帶寬(Mbps/單用戶)端到端時延(ms)定位精15Mbps(視頻64kbps(語音)1Mbps(病人監測數據)視頻/語音：99數據：99.999駕駛(4路視頻+目標信息)上行：99下行帶寬：400kbps下行：20下行：99.9992.3.5協作通行類場景協作通行類場景主要借助車輛與車輛間、車輛與路側設施之間的協作實現安全通行。典型的協作通行場景包括協作式變道、協作式匯入、協作式交叉口協作通行類場景的業務需求如表2-9所示。應用主要場景車速范圍通信距離數據通信頻率(Hz)端到端時延度(m)移動方向精度(m)協作口同行中國移動中國移動83關鍵技術和能力車聯網通信技術包含Uu蜂窩通信技術和PC5直連通信技術。Uu蜂窩通信技術主要指借助于運營商的4G和5G網絡實現智能網聯和智能駕駛的能力，其具有部署成本低、覆蓋廣等優勢。PC5直連通信技術是通過廣播等方式實現的通信方式，相比Uu蜂窩通信技術，在車車之間通信具有低時延等特點。Uu蜂窩通信技術從1G發展到現在的5G,經歷了從語音業務到高速寬帶數據業務的飛躍式發展。當前Uu蜂窩通信技術主要指4G和5G,目前5G網絡已基本實現全國主要地區的覆蓋。同時，5G具有高速率、低時延、廣覆蓋、低成本等優勢，可以更好滿足智能網聯汽車的數據傳輸、智能座艙及智能駕駛的需求。5G網絡切片具有“網絡功能按需定制、自動化、業務安全隔離”的典型特征，能夠將物理網絡切割成多個虛擬的端到端網絡，每個虛擬網絡切片都可以獲得獨立的網絡資源，且各切片之間相互隔離。為滿足車聯網和智能網聯汽車的多種業務場景的差異化需求，在車聯網應用中引入5G切片技術，提供更智能的網絡資源和更可靠的安全隔離，適配不同的車聯網應用。隨著5G商用的發展，5G車載模組日漸成熟，目前已在部分高端車型應用。隨著5G模組產業的發展，5G車載模組將占據越來越高的比重，發揮更大的作用。PC5直連通信技術包括基于LTE的LTE-V2X直連通信技術以及基于5G的NR-V2X直連通信技術。目前LTE-V2X直連通信技術已集成在部分車載模組中，但產業界尚無支持NR-V2X直連通信的芯片。LTE-V2X直連通信技術通過廣播的方式實現車車、車路之間的低時延通信。中國移動中國移動9根據資源分配方式，LTE-V2X直連通信分為基站資源分配模式(Mode3)和用戶設備自主資源選擇模式(Mode4)。在Mode3中，基站集中調度UE的數據傳輸資源，由于基站可以獲得比UE感知范圍更廣的資源占用信息，可以很好地避免資源沖突問題。此外，通過基站的集中調度，數據傳輸的可靠性和效率也可以得到提升。在Mode4中，UE自主分配數據傳輸資源，不通過基站調度，避免了基站調度的信令開銷，滿足車聯網業務低時延的需求。3.1.3網絡質量保障車聯網具有高移動性、業務類型多、業務連續性要求高等特點，對通信網絡的服務質量保障有較高需求。對車聯網用戶來說，網絡質量保障是提供高質量網絡服務的基礎，在車聯網應用落地和規模商用中發揮關鍵作用。為了滿足車聯網業務網絡質量的需求，業界加緊研究端到端的網絡質量保障方案，為用戶提供更好的服務。車聯網網絡質量保障通常包括“感知/監測、分析、決策、執行”等流程。在“感知/監測”流程中，可以在車側引入網絡質量探針，采集車載終端的設備狀態、網絡狀態、業務質量等關鍵指標，對端側數據和網絡側數據進行聯合處理，使面向用戶感知的網絡質量保障更為完善。在“分析”和“決策”流程中，可以引入輕量化運維等技術，以網絡質量探針數據為核心，輔以隨流監測、業務模擬撥測、分段撥測等方案，實現網絡健康度評估、終端掉線以及網絡/業務質量差等常見故障的粗定界和初定位，加快網絡故障響應的速度。在“執行”流程中，面向車聯網業務在時延、帶寬和確定性等方面的差異化網絡需求，引入網絡切片、QoS保障等關鍵技術，實現低時延、大帶寬、高可靠性的網絡性當前，車輛通信安全風險日益突出，主要存在假冒網絡、假冒終端、數據竊聽、信息偽造/篡改/重放、隱私泄露等安全風險。Uu蜂窩通信技術采用3GPP中國移動中國移動定義的安全架構與機制，安全性主要通過蜂窩網的現有安全機制來保障。PC5直連通信以廣播方式發送交互的消息，保證消息的安全性是安全實現車聯網應為了確保PC5直連通信中消息的真實性、內容的完整性，目前國內外標準組織普遍采用數字證書通過數字簽名/驗簽的方式，對消息進行保護。為了實現上述機制，車載模組中通常預置HSM(硬件安全模塊),或利用現有的USIM卡作為存儲介質，以安全的方式完成密碼公私鑰對、數字證書等敏感參數的初始配置，并存儲于HSM或USIM中。該過程對設備的生產環境有著較為嚴格的安全要求，給車企或車載模組生產廠家帶來了挑戰。GBA(通用認證機制)是3GPP組織定義的一種網絡安全標準解決方案，已被5GAA(5G汽車協會)標準組織采納，成為安全數據初始配置方案之一。基于GBA的車聯網數字證書在線申請和下載，是基于USIM卡中的根密鑰以及蜂窩網對外提供的GBA安全認證能力，與CA服務平臺對接，在設備與CA服務平臺之間建立起最為初始的安全關聯及安全通信通道，實現數字證書等安全數據的在線申請及下載，并存儲于HSM或USIM卡中。基于GBA的解決方案能夠有效降低車企或模組生產企業對生產環境的安全改造成本，是現有基于生產線安全預配置方案的有效補充，滿足部分車企或供應商快速部署實現生產安全性的需要。3.2業務能力3.2.1計算能力隨著人工智能技術在汽車智能駕駛與智能座艙的感知、交互等應用逐漸豐富，車載算力成為整車技術與產品智能化的核心驅動之一。車載模組計算能力逐步提升，未來有望承擔車載計算平臺的角色，為智能駕艙提供算力基礎。面向域集中式甚至整車集中式EE架構，車載模組的算力主要應用于視覺建模、自然語言處理、傳感器數據感知、智能交互、機器學習等算法，同時提供簡單易用的神經網絡優化算子，并通過蜂窩網絡高速率傳輸，與云端相結合，打造更中國移動中國移動目前車載模組的綜合算力已超過14Tops,伴隨智能網聯汽車的持續迭代升級，車載模組算力需求將持續增長。存算一體等技術是突破算力瓶頸的關鍵技術，未來有望引入車載芯片和模組中，提升計算效率、降低功耗，滿足智能網的定位信息，定位準確度會直接影響應用呈現的效果，如高等級智能駕駛，較大定位誤差甚至會影響行車安全。車輛定位技通常包含GNSS(全球導航衛星系統)、慣性導航等技術，通過衛星可以提供全互相配合，共同構成車聯網定位系統。現階段，大部分車載模組支持衛星定位在衛星定位方面，傳統衛星定位實現簡單且成本低，但其精度受到諸多因素的影響，如衛星信號穿過對流層、電離層時發生的折射，遇到建筑物時的反射等。目前常用差分定位法來提升定位精度，其中最常用的為RTK(實時動態差分)技術，對覆蓋在一定范圍內的多個基準站的同步觀測數據進行處理，生在慣性導航方面，當車輛進入隧道或停車場時，室衰弱甚至丟失，無法為車輛提供高可靠、高精度的精度、高效率、高準確度的室內定位系統。慣性導航系統是一種不依賴外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統，利用加速度計、陀螺儀等慣性傳感器測量載體的比力及角速度信息，結合給定的初始條件，與衛星定位等系統融合，實現車輛速度、位置、姿態等參數的動態連續更新，為車輛提供室內定中國移動中國移動汽車逐漸成為人們工作生活中的“第三空間”,用戶對車機各類功能、車內文娛體驗的要求越來越高，智能座艙的業務場景越來越豐富。同時，人們工用戶駕駛中提供安全、便捷的手機和車內終端交如手機屏、中控屏、副駕屏、后駕屏等不同便捷互通、數據安全等方面一直是業界關注的熱點。如果將用戶手機SIM卡與及第三方APP服務標識等數據，提供一種安全的雙機互聯鑒權認證能力，可以便捷支持車機終端與手機終端的導航、音視頻、游戲娛樂、社交等第三方APP3.3硬件接口為解決不同廠家、不同通信制式、不同芯片平臺之間的兼容性問題，業界逐漸對車載模組硬件進行標準化設計，通過統一封組核心器件質量標準，縮小硬件尺寸，降低模組供應、質量、安全等風險。例如，目前車載模組通常采用LGA(柵格陣列封裝)封裝方式，此封裝形式可滿IC、GPIO等。在此基礎上，車載模組還可以提中國移動中國移動3.4軟件架構汽車軟件在整車中占比逐步提升，軟件定義汽車成為產業共識。車載模組承載的軟件功能不斷演進，軟件架構逐漸向分層化、模塊化的方向發展，使車聯網應用能夠快速在不同車型、不同硬件平臺上復用，實現快速迭代升級。典型的車載模組軟件架構分為四層，即虛擬化、操作系統、中間件、應用服務，如圖3-1所示。其中虛擬化、操作系統、中間件集成在車載智能或全能模組中，應用服務由車企或終端廠商實現。應用服務應用服務車載模組(主控SOC芯片、內存、存儲空間、網絡適配器、外設等)圖3-1車載模組軟件架構3.4.1操作系統在智能網聯汽車軟件架構中，操作系統屬于系統軟件的一部分，負責管理系統的進程、內存、時鐘、中斷、設備驅動程序、文件和網絡等。從系統架構宏內核架構操作系統在智能駕駛和智能座艙領域有大量應用。宏內核的特點是將所有傳統的操作系統服務全部在內核態運行，從而能夠直接操控硬件，系統服務間的內部調用效率相對較高。宏內核可以實現用戶程序和內核的安全隔離保護，采用合適的進程調度機制時，能夠滿足車用領域的硬實時性任務要求，并能支持虛擬化等新技術。中國移動中國移動些剝離到用戶態的服務提供各種通信機制，不會導致內核崩潰或者出現系統安全問題。略分離”的設計原則不僅提高了安全性，而且有利于硬實時系統的調度。目前微內核架構系統在汽車、工業等高實時、高在中控和儀表分離的智能座艙解決方案中，功能安全等級要求較高的虛擬儀表在智能駕駛領域，能夠滿足高功能安全(ASIL-D)和高性能要求的微內核實時操作系統將被廣泛應用。與此同時，為滿足機器學習和視覺AI算法的操作統也在一直不斷進行內核的裁剪優化，以滿足高功能安全等級和高可靠性的智在汽車電子電氣架構集中化發展的趨勢下，智能駕駛、智能座艙、車身等功能域呈現計算平臺融合的趨勢。但不同功能的業務具有不同的技術需求，如座艙域IVI業務強調交互體驗、應用生態，通常選用Android操作系統；儀表盤、合適。為了保證關鍵業務的安全可靠，虛擬化技術可以對車載模組主控SoC芯虛擬化技術處于SoC硬件平臺之上，將實體資源轉換為虛擬資源，按需分配給每個虛擬機，允許它們獨立地訪問已授權的虛擬硬件資源的安全隔離，使應用程序依托不同的內核環汽車領域多元化應用場景的需求。未來，虛擬化技術將持續向輕量高效、安全中國移動中國移動模組的上層應用與底層操作系統之間存在大量的交互需求，底層操作系統的多樣化則給這些交互帶來了諸多不變。車載模組中間件位于上層應用軟件和底層操作系統之間，向下適配不同操作系統，屏蔽底層為上層應用屏蔽復雜的底層，使開發人員能在未來隨著汽車架構的進一步發展，車載模組將集成更強的算力，中間件的功能也將更加豐富，車載模組能力將進一步4測試認證不同于消費級和工業級電子產品的制造工藝要求，汽車對車載模組的環境適應性、可靠性、安全性和使用壽命等提出了更高的十億分之一(PPB),甚至追求零PPM的故障率，使用壽命往往要求長達十年同時車規級模組需要充分考慮各種邊界情況，通過冗余設計，避免運行過程出錯，確保功能和網絡安全。因此車載模組在研發過中國移動中國移動為滿足嚴苛的車規級要求，車載模組需遵循IATF16949規范、A-SPICE、ISO-26262、ISO-21434等多個標準規范，達到AEC-Q104測試標準要求，同時滿足車企、Tier1(汽車零部件一級供應商)等廠商針對具體車型的特定技術指標要求。IATF16949質量管理體系，主要針對生產制造環節，定義了汽車相關產品的設計和開發、生產、裝配、安裝以及相關服務的質量管理體系要求。A-SPICE,即汽車軟件過程改進及能力評定，主要針對汽車軟件開發環節，其目的是為了指導汽車零部件廠商的軟件開發流程，保證開發過程的質量以及持續優化，確保最終交付的產品質量。AEC-Q系列標準是針對車規級元器件的通用測試標準，其中AEC-Q104是專門針對車載模組的測試標準，定義了車載模組可靠性的最低要求以及測試條件，包括加速環境應力測試、加速壽命模擬測試、封裝組合完整性測試、芯片晶元可靠度測試、電氣特性確認測試等八大類測試。ISO26262是一種功能安全標準，用于規范開發功能安全的汽車電子系統。它規定了創建、驗證和維護電子系統、軟件和硬件的過程，并確保其能夠在發生故障的情況下以安全的方式運行。ISO21434標準則從網絡安全