基于多种车联网协议的网关架构

基于多种车联网协议的网关架构

车联网是物联网在智能交通系统中的应用，其可以实现汽车内、汽车间以及汽车与外部设备间的通信。车联网的实现依赖于车联网协议，最早使用的车联网协议为控制器局域网络（CAN）协议。由于车内电子控制单元的增加和各种先进驾驶系统对实时性的要求提高，这种CAN协议已经不能满足汽车需求。为此，开发了FlexRay协议，该协议采用时分多信道（TDMA）通信机制，与CAN协议相比，该协议具有更快的实时性。但是，FlexRay协议仍然不能满足车载娱乐系统的要求，因而，又开发了车载以太网（Ethernet）协议。随着未来智能驾驶和自动驾驶的实现，对车联网协议的要求将进一步增加，这使未来汽车可能不仅使用一种车联网协议，不同汽车的车联网协议也可能不同。对此，针对现有的车联网协议，开发了一个独立于车联网协议和软硬件平台的网关架构。

所开发的网关架构一方面可实现车内所有电子信息设备的连接，另一方面则可根据各个电子信息设备的需求选择接入外部网络。为了使所开发的网关架构能够在CAN协议、FlexRay协议和Ethernet协议下使用，该架构具备接入无线宽带（WiFi）、全球移动通信（GSM）系统、宽带码分多址（WCDMA）和时分同步码分多址（TD-SCDMA）通信网络的能力。为适应不同的车联网协议，整个网关架构采用模块化设计，各模块采用的数据接口包括通用串行总线接口（USB接口）、通用输入/输出接口（GPIO接口）。网关架构的软件体系同样采用分层式设计，包括物理层、操作系统层和应用层3层。每层只需要向上层提供接口，不需要了解下层的实现细节。为保证网关架构的独立性和使用性能，在独立的硬件平台上进行开发，同时集成目前最先进的网关技术，如并行重编程、路由诊断、网络管理、动态路由更新、多路由配置等，同时开发图形用户界面，实现网关架构的易用性。

刊名：IEEE Transactions on Vehicular Technology（英）

刊期：2015年第64期

作者：Jin Ho Kim

编译：陈丁跃