T-BOX（Telematics Box）連接車輛與外界的ECU，但是具體是什么呢，沒(méi)有一個(gè)大概的描述，我從國(guó)家發(fā)布的指南和法規(guī)中，整理其主要地位和承擔(dān)起的作用以及一些通信相關(guān)參數(shù)和實(shí)現(xiàn)時(shí)其嵌入式中會(huì)有哪幾部分。
概要
T-BOX是車輛智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)中的核心部件，它不僅負(fù)責(zé)車輛與外界的通信，還涉及到車輛內(nèi)部數(shù)據(jù)的采集與處理。本文將從以下幾個(gè)方面對(duì)T-BOX進(jìn)行詳細(xì)闡述：
（1）T-BOX作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的重要零部件，其在《國(guó)家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）》中的地位。
（2）T-BOX的功能，結(jié)合《車載無(wú)線通信終端》（20193386-T-339）標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)明其通信功能和其他功能的物理載體。（3）T-BOX的嵌入式路線選擇，硬件設(shè)計(jì)和軟件架構(gòu)。
T-BOX 是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵零部件
根據(jù)《國(guó)家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）（2023 版）》，T-BOX 被明確列為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的重要零部件之一，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：通信連接的核心節(jié)點(diǎn)在車聯(lián)網(wǎng)體系中，T-BOX 是車輛與外部網(wǎng)絡(luò)通信的核心節(jié)點(diǎn)。該指南強(qiáng)調(diào)了智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要與外界進(jìn)行高效的信息交互，而 T-BOX 能夠?qū)崿F(xiàn)車輛與云端服務(wù)器、其他車輛、交通設(shè)施等之間的通信連接，使得車輛能夠?qū)崟r(shí)獲取路況信息、遠(yuǎn)程控制指令等，為智能交通、車路協(xié)同等應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。
安全保障的關(guān)鍵環(huán)節(jié)車聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題是智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的重要挑戰(zhàn)，而 T-BOX 在安全保障方面具有關(guān)鍵作用。指南中強(qiáng)調(diào)了網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全的重要性，T-BOX 需要具備安全防護(hù)功能，防止車輛數(shù)據(jù)被竊取、篡改或遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊。因此，在標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)中，對(duì) T-BOX 的安全要求是重要的一部分，包括安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全管理標(biāo)準(zhǔn)等，以保障智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全運(yùn)行。
T-BOX 作為車輛與外部通信的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制、車輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)等重要任務(wù)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的各項(xiàng)功能至關(guān)重要。
T-BOX 的作用
作為通信功能的物理載體T-BOX 首先是一個(gè)通信模塊，包括無(wú)線廣域網(wǎng)（WAN）、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）等多網(wǎng)路由，為車輛提供實(shí)時(shí)的通信服務(wù)。通過(guò) T-BOX，車輛可以與云端服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制等功能。同時(shí)，T-BOX 還可以與其他車輛、交通設(shè)施等進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同、智能交通等應(yīng)用?！盾囕d無(wú)線通信終端》（20193386-T-339）該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了車載無(wú)線通信終端（如T-BOX）的移動(dòng)通信制式及頻段的規(guī)劃，這對(duì)于確保車載通信設(shè)備的互操作性和可靠性具有重要意義。
T-BOX 主要采用以下幾種通信方式
（1）蜂窩通信：利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（如 4G、5G）實(shí)現(xiàn)車輛與云端服務(wù)器的通信。蜂窩通信具有覆蓋范圍廣、通信速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是目前 T-BOX 最主要的通信方式之一。（2）藍(lán)牙通信：用于車輛與手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備的短距離通信。通過(guò)藍(lán)牙通信，用戶可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)與車輛的連接，實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程控制、音樂(lè)播放等功能。
（3）Wi-Fi 通信：用于車輛與外部 Wi-Fi 熱點(diǎn)的連接，實(shí)現(xiàn)車輛的在線娛樂(lè)、導(dǎo)航等功能。
（4）衛(wèi)星通信：在偏遠(yuǎn)地區(qū)或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的地方，T-BOX 可以通過(guò)衛(wèi)星通信實(shí)現(xiàn)車輛與外部的通信。衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、不受地理位置限制等優(yōu)點(diǎn)，但通信費(fèi)用較高。
T-BOX 頻段的規(guī)劃
B1 (2100 MHz)：廣泛應(yīng)用于全球范圍內(nèi)的4G網(wǎng)絡(luò)。B3 (1800 MHz)：在中國(guó)和許多其他國(guó)家廣泛使用的頻段。
B7 (2600 MHz)：用于4G網(wǎng)絡(luò)的高頻段，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
B20 (800 MHz)：低頻段，具有較好的穿透能力和覆蓋范圍。
B38 (2600 MHz TDD)：用于4G TDD（時(shí)分雙工）網(wǎng)絡(luò)。
B39 (1900 MHz TDD)：用于4G TDD網(wǎng)絡(luò)。
B40 (2300 MHz TDD)：用于4G TDD網(wǎng)絡(luò)。
B41 (2500 MHz TDD)：用于4G TDD網(wǎng)絡(luò)。
n1 (2100 MHz)：與4G B1頻段相同，用于5G網(wǎng)絡(luò)。
n3 (1800 MHz)：與4G B3頻段相同，用于5G網(wǎng)絡(luò)。
n7 (2600 MHz)：與4G B7頻段相同，用于5G網(wǎng)絡(luò)。
n20 (800 MHz)：與4G B20頻段相同，用于5G網(wǎng)絡(luò)。
n38 (2600 MHz TDD)：與4G B38頻段相同，用于5G網(wǎng)絡(luò)。
n40 (2300 MHz TDD)：與4G B40頻段相同，用于5G網(wǎng)絡(luò)。
n41 (2500 MHz TDD)：與4G B41頻段相同，用于5G網(wǎng)絡(luò)。
n77 (3.5 GHz)：用于5G網(wǎng)絡(luò)，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
n78 (3.5 GHz)：用于5G網(wǎng)絡(luò)，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
n79 (4.8 GHz)：用于5G網(wǎng)絡(luò)，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
2.4 GHz：廣泛應(yīng)用于Wi-Fi通信，支持IEEE 802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)。
5 GHz：支持IEEE 802.11a/n/ac/ax標(biāo)準(zhǔn)，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更好的抗干擾能力。
2.4 GHz：支持Bluetooth 4.0/5.0標(biāo)準(zhǔn)，提供低功耗和高傳輸速率。
L1 (1575.42 MHz)：用于GPS、GLONASS、Galileo等衛(wèi)星系統(tǒng)的定位服務(wù)。
L2 (1227.60 MHz)：用于GPS、GLONASS等衛(wèi)星系統(tǒng)的定位服務(wù)。
L5 (1176.45 MHz)：用于GPS、Galileo等衛(wèi)星系統(tǒng)的定位服務(wù)。
移動(dòng)通信的頻段匯總到如下表1
表1 移動(dòng)通信制式及頻段[1]
作為其他功能的物理載體
T-BOX 其次是一個(gè)ECU，結(jié)合整車成本重量電量消費(fèi)的考慮，會(huì)把一些對(duì)實(shí)時(shí)性有高要求功能集成到T-BOX中。
- 遠(yuǎn)程控制車輛：車主可以通過(guò)手機(jī) APP 發(fā)送指令，經(jīng)過(guò) TSP（Telematics Service Provider，內(nèi)容服務(wù)提供者）后臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)到 T-BOX，然后 T-BOX 將控制指令通過(guò) CAN 總線發(fā)送給車輛的相關(guān)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制車輛的功能，比如遠(yuǎn)程啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)車門、車窗、空調(diào)、燈光等。這在炎熱的夏天或寒冷的冬天，可以提前開(kāi)啟空調(diào)，為車主提供舒適的駕駛環(huán)境；在車主忘記鎖車時(shí)，也可以遠(yuǎn)程操作，提高車輛的安全性。
- 遠(yuǎn)程查詢車輛狀態(tài)：車主能夠隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī) APP 遠(yuǎn)程查詢車輛的狀態(tài)信息，如車輛的剩余油量、電量、續(xù)航里程、胎壓、車門是否關(guān)閉、車窗是否升起等。這些信息可以幫助車主及時(shí)了解車輛的情況，做好出行安排或及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛的異常情況。
- 碰撞自動(dòng)求救：當(dāng)車輛發(fā)生碰撞并觸發(fā)安全氣囊時(shí)，T-BOX 會(huì)自動(dòng)觸發(fā)乘用車客戶救援熱線號(hào)碼，自動(dòng)上傳車輛位置信息至后臺(tái)，同時(shí)后臺(tái)將信息發(fā)送給所有緊急聯(lián)系人，讓事故車輛和人員能夠得到及時(shí)的救援。
- 車輛異常報(bào)警：T-BOX 可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的狀態(tài)，當(dāng)車輛出現(xiàn)異常情況時(shí)，如車輛被盜、被拖走、安全系統(tǒng)被非法入侵等，會(huì)立即向車主或相關(guān)的安全監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送報(bào)警信息，提高車輛的安全性。
- 防盜跟蹤：通過(guò)與車輛的防盜系統(tǒng)配合，T-BOX 可以對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和跟蹤。一旦車輛被盜，車主可以通過(guò)手機(jī) APP 追蹤車輛的位置，協(xié)助警方找回被盜車輛。
- OTA 升級(jí)：T-BOX 支持車輛的 OTA（Over-The-Air）升級(jí)功能，即通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)下載并安裝車輛的軟件更新，包括車載操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、電子控制單元（ECU）的程序等。這可以避免車主到 4S 店進(jìn)行線下升級(jí)的麻煩，提高升級(jí)的效率和便利性，同時(shí)也可以及時(shí)修復(fù)車輛的軟件漏洞，提升車輛的性能和功能。
- 遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)：維修人員可以通過(guò) T-BOX 遠(yuǎn)程獲取車輛的診斷信息，對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和故障排除。在一些情況下，還可以通過(guò)遠(yuǎn)程操作對(duì)車輛的電子控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和設(shè)置，提高維修效率，降低維修成本。
T-BOX的嵌入式路線主要涉及其硬件架構(gòu)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。以下是T-BOX在嵌入式路線上的一些關(guān)鍵點(diǎn)：
硬件架構(gòu)
- MCU模塊：T-BOX中的MCU（微控制單元）負(fù)責(zé)與車輛的CAN總線通信，采集車輛控制器的報(bào)文并進(jìn)行解析處理，提取車輛的重要信號(hào)及參數(shù)信息。
- MPU模塊：MPU（微處理器單元）主要完成GPS定位、無(wú)線通信等功能，將采集到的GPS信息與車輛信息按協(xié)議組包后，通過(guò)LTE無(wú)線通信發(fā)送至TSP（車載信息服務(wù)提供商）。
- 藍(lán)牙模塊：T-BOX的藍(lán)牙模塊通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)與用戶手機(jī)APP進(jìn)行交互，完成藍(lán)牙鑰匙管理、藍(lán)牙設(shè)備鑒權(quán)、藍(lán)牙車輛控制等功能。
- 數(shù)據(jù)模塊：T-BOX內(nèi)部通常配備有存儲(chǔ)器，如eMMC，用于存放數(shù)據(jù)。
- 電源模塊：T-BOX的電源管理包括DC-DC轉(zhuǎn)換器和LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器），用于為4G模塊和MCU提供穩(wěn)定的電源。
- 接口與總線：T-BOX通過(guò)各種接口與總線相連，包括傳統(tǒng)的控制器局域網(wǎng)CAN、局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)LIN、調(diào)試接口RS232/RS485/USB2.0，以及車載以太網(wǎng)（Ethernet）。
軟件系統(tǒng)
T-BOX一般會(huì)基于Linux操作系統(tǒng)，如Ubuntu、CentOS等，配合上層軟件進(jìn)行深度定制。軟件上，T-BOX需要支持OTA（Over-The-Air）軟件空中升級(jí)功能，以及USB模擬串口傳輸GPS信號(hào)給車機(jī)定位，通過(guò)USB接口連接車機(jī)系統(tǒng)，投放音視頻。
T-BOX的軟件系統(tǒng)還包括lwIP（輕量級(jí)IP）示例固件，用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)。
通信與無(wú)線連接單元
T-BOX的無(wú)線連接單元包括GSM/GPRS/LTE、GPS、Wi-Fi以及Bluetooth模塊。這些模塊使得T-BOX能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)通信、定位、無(wú)線熱點(diǎn)連接等功能，有的是外置天線，有的是板載的內(nèi)置天線。其中通信模組成本，在T-BOX的成本中，3G/4G/5G通訊模組成本占比最高，約為40%
參考
[1] 車載無(wú)線通信終端》（20193386-T-339）
轉(zhuǎn)自焉知汽車
