车载无线传感器网络架构

车载无线传感器网络架构

在过去的10年间，汽车已经从简单的机械结构发展为复杂的机电结构，相应电子控制单元（ECU）、传感器和执行器的数量也不断增加。通常采用点到点的有线连接方式实现传感器与ECU的连接，这种连接方式在传感器数量较多时，会使布线的复杂度呈指数级增长，并造成整车质量增加。此外，采用有线连接进行数据传输时，所有数据均需要通过控制器局域网络（CAN）总线进行传输，造成CAN总线传输负荷较大。如能实现传感器与ECU之间数据的无线传输，则能够有效消除有线连接存在的问题。

由于不同系统的ECU具有不同的通信需求，对带宽、可靠性、传输速度和安全性方面具有不同的要求，如信息娱乐系统要求较高的带宽用于传输音频和视频内容，但允许传输具有延迟，而发动机控制系统对带宽的要求较低，需要具有较高的可靠性。为了满足这些不同的需求，采用6LoWPAN（IPv6 over IEEE 802.15.4）网络架构作为汽车无线传感器的组织架构。6LoWPAN网络架构能够实现不同传输协议之间的低延迟切换，而不同传输协议能够满足不同的传输需求。在无线传感器应用层采用消息队列遥测传输（MQTT）协议，该协议采用二进制编码协议，与传统文本编码协议相比，能够实现各种类型数据的传输，并可对数据内容实现屏蔽。此外，对于可靠性要求较高的系统，其传感器数据的传输仍然需要通过CAN总线实现，以保证系统的可靠性。

Karthik Shanmugam et al. SAE 2017-26-0352.

编译：张振伟