科普 | T-BOX：智能网联汽车的关键零部件

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2024-11-24 22:13发布于广东汽车领域创作者

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前言

T-BOX（Telematics Box）连接车辆与外界的ECU，但是具体是什么呢，没有一个大概的描述，我从国家发布的指南和法规中，整理其主要地位和承担起的作用以及一些通信相关参数和实现时其嵌入式中会有哪几部分。

概要

T-BOX是车辆智能网联系统中的核心部件，它不仅负责车辆与外界的通信，还涉及到车辆内部数据的采集与处理。本文将从以下几个方面对T-BOX进行详细阐述：

（1）T-BOX作为智能网联汽车中的重要零部件，其在《国家车联网产业标准体系建设指南（智能网联汽车）》中的地位。

（2）T-BOX的功能，结合《车载无线通信终端》（20193386-T-339）标准来说明其通信功能和其他功能的物理载体。

（3）T-BOX的嵌入式路线选择，硬件设计和软件架构。

T-BOX 是智能网联汽车的关键零部件

根据《国家车联网产业标准体系建设指南（智能网联汽车）（2023 版）》，T-BOX 被明确列为智能网联汽车的重要零部件之一，具体体现在以下几个方面：

通信连接的核心节点

在车联网体系中，T-BOX 是车辆与外部网络通信的核心节点。该指南强调了智能网联汽车需要与外界进行高效的信息交互，而 T-BOX 能够实现车辆与云端服务器、其他车辆、交通设施等之间的通信连接，使得车辆能够实时获取路况信息、远程控制指令等，为智能交通、车路协同等应用场景的实现提供了基础。

安全保障的关键环节

车联网的安全问题是智能网联汽车发展的重要挑战，而 T-BOX 在安全保障方面具有关键作用。指南中强调了网络安全和数据安全的重要性，T-BOX 需要具备安全防护功能，防止车辆数据被窃取、篡改或遭受网络攻击。因此，在标准体系建设中，对 T-BOX 的安全要求是重要的一部分，包括安全技术标准、安全管理标准等，以保障智能网联汽车的安全运行。

T-BOX 作为车辆与外部通信的关键节点，承担着数据传输、远程控制、车辆状态监测等重要任务，对于实现智能网联汽车的各项功能至关重要。

T-BOX 的作用

作为通信功能的物理载体

T-BOX 首先是一个通信模块，包括无线广域网（WAN）、无线局域网（WLAN）等多网路由，为车辆提供实时的通信服务。通过 T-BOX，车辆可以与云端服务器进行数据交互，实现远程监控、远程诊断、远程控制等功能。同时，T-BOX 还可以与其他车辆、交通设施等进行通信，实现车路协同、智能交通等应用。《车载无线通信终端》（20193386-T-339）该标准详细规定了车载无线通信终端（如T-BOX）的移动通信制式及频段的规划，这对于确保车载通信设备的互操作性和可靠性具有重要意义。

T-BOX 主要采用以下几种通信方式

（1）蜂窝通信：利用移动通信网络（如 4G、5G）实现车辆与云端服务器的通信。蜂窝通信具有覆盖范围广、通信速度快、可靠性高等优点，是目前 T-BOX 最主要的通信方式之一。

（2）蓝牙通信：用于车辆与手机、平板电脑等移动设备的短距离通信。通过蓝牙通信，用户可以实现手机与车辆的连接，实现车辆远程控制、音乐播放等功能。

（3）Wi-Fi 通信：用于车辆与外部 Wi-Fi 热点的连接，实现车辆的在线娱乐、导航等功能。

（4）卫星通信：在偏远地区或移动通信网络覆盖不到的地方，T-BOX 可以通过卫星通信实现车辆与外部的通信。卫星通信具有覆盖范围广、不受地理位置限制等优点，但通信费用较高。

T-BOX 频段的规划

B1 (2100 MHz)：广泛应用于全球范围内的4G网络。

B3 (1800 MHz)：在中国和许多其他国家广泛使用的频段。

B7 (2600 MHz)：用于4G网络的高频段，提供更高的数据传输速率。

B20 (800 MHz)：低频段，具有较好的穿透能力和覆盖范围。

B38 (2600 MHz TDD)：用于4G TDD（时分双工）网络。

B39 (1900 MHz TDD)：用于4G TDD网络。

B40 (2300 MHz TDD)：用于4G TDD网络。

B41 (2500 MHz TDD)：用于4G TDD网络。

n1 (2100 MHz)：与4G B1频段相同，用于5G网络。

n3 (1800 MHz)：与4G B3频段相同，用于5G网络。

n7 (2600 MHz)：与4G B7频段相同，用于5G网络。

n20 (800 MHz)：与4G B20频段相同，用于5G网络。

n38 (2600 MHz TDD)：与4G B38频段相同，用于5G网络。

n40 (2300 MHz TDD)：与4G B40频段相同，用于5G网络。

n41 (2500 MHz TDD)：与4G B41频段相同，用于5G网络。

n77 (3.5 GHz)：用于5G网络，提供更高的数据传输速率。

n78 (3.5 GHz)：用于5G网络，提供更高的数据传输速率。

n79 (4.8 GHz)：用于5G网络，提供更高的数据传输速率。

2.4 GHz：广泛应用于Wi-Fi通信，支持IEEE 802.11b/g/n标准。

5 GHz：支持IEEE 802.11a/n/ac/ax标准，提供更高的数据传输速率和更好的抗干扰能力。

2.4 GHz：支持Bluetooth 4.0/5.0标准，提供低功耗和高传输速率。

L1 (1575.42 MHz)：用于GPS、GLONASS、Galileo等卫星系统的定位服务。

L2 (1227.60 MHz)：用于GPS、GLONASS等卫星系统的定位服务。

L5 (1176.45 MHz)：用于GPS、Galileo等卫星系统的定位服务。

移动通信的频段汇总到如下表1

表1 移动通信制式及频段[1]

作为其他功能的物理载体

T-BOX 其次是一个ECU，结合整车成本重量电量消费的考虑，会把一些对实时性有高要求功能集成到T-BOX中。

远程控制车辆：车主可以通过手机 APP 发送指令，经过 TSP（Telematics Service Provider，内容服务提供者）后台转发到 T-BOX，然后 T-BOX 将控制指令通过 CAN 总线发送给车辆的相关控制系统，实现远程控制车辆的功能，比如远程启动发动机、开关车门、车窗、空调、灯光等。这在炎热的夏天或寒冷的冬天，可以提前开启空调，为车主提供舒适的驾驶环境；在车主忘记锁车时，也可以远程操作，提高车辆的安全性。

远程查询车辆状态：车主能够随时随地通过手机 APP 远程查询车辆的状态信息，如车辆的剩余油量、电量、续航里程、胎压、车门是否关闭、车窗是否升起等。这些信息可以帮助车主及时了解车辆的情况，做好出行安排或及时发现车辆的异常情况。

碰撞自动求救：当车辆发生碰撞并触发安全气囊时，T-BOX 会自动触发乘用车客户救援热线号码，自动上传车辆位置信息至后台，同时后台将信息发送给所有紧急联系人，让事故车辆和人员能够得到及时的救援。

车辆异常报警：T-BOX 可以实时监测车辆的状态，当车辆出现异常情况时，如车辆被盗、被拖走、安全系统被非法入侵等，会立即向车主或相关的安全监控平台发送报警信息，提高车辆的安全性。

防盗跟踪：通过与车辆的防盗系统配合，T-BOX 可以对车辆进行实时监控和跟踪。一旦车辆被盗，车主可以通过手机 APP 追踪车辆的位置，协助警方找回被盗车辆。

OTA 升级：T-BOX 支持车辆的 OTA（Over-The-Air）升级功能，即通过无线网络下载并安装车辆的软件更新，包括车载操作系统、应用程序、电子控制单元（ECU）的程序等。这可以避免车主到 4S 店进行线下升级的麻烦，提高升级的效率和便利性，同时也可以及时修复车辆的软件漏洞，提升车辆的性能和功能。

远程诊断和维护：维修人员可以通过 T-BOX 远程获取车辆的诊断信息，对车辆进行远程诊断和故障排除。在一些情况下，还可以通过远程操作对车辆的电子控制系统进行参数调整和设置，提高维修效率，降低维修成本。

T-BOX的嵌入式路线

T-BOX的嵌入式路线主要涉及其硬件架构和软件系统的设计与实现。以下是T-BOX在嵌入式路线上的一些关键点：

硬件架构

MCU模块：T-BOX中的MCU（微控制单元）负责与车辆的CAN总线通信，采集车辆控制器的报文并进行解析处理，提取车辆的重要信号及参数信息。

MPU模块：MPU（微处理器单元）主要完成GPS定位、无线通信等功能，将采集到的GPS信息与车辆信息按协议组包后，通过LTE无线通信发送至TSP（车载信息服务提供商）。

蓝牙模块：T-BOX的蓝牙模块通过蓝牙无线通信技术与用户手机APP进行交互，完成蓝牙钥匙管理、蓝牙设备鉴权、蓝牙车辆控制等功能。

数据模块：T-BOX内部通常配备有存储器，如eMMC，用于存放数据

电源模块：T-BOX的电源管理包括DC-DC转换器和LDO（低压差线性稳压器），用于为4G模块和MCU提供稳定的电源。

接口与总线：T-BOX通过各种接口与总线相连，包括传统的控制器局域网CAN、局域互联网络LIN、调试接口RS232/RS485/USB2.0，以及车载以太网（Ethernet）。

软件系统

T-BOX一般会基于Linux操作系统，如Ubuntu、CentOS等，配合上层软件进行深度定制。软件上，T-BOX需要支持OTA（Over-The-Air）软件空中升级功能，以及USB模拟串口传输GPS信号给车机定位，通过USB接口连接车机系统，投放音视频。

T-BOX的软件系统还包括lwIP（轻量级IP）示例固件，用于网络协议栈的实现。

通信与无线连接单元

T-BOX的无线连接单元包括GSM/GPRS/LTE、GPS、Wi-Fi以及Bluetooth模块。这些模块使得T-BOX能够实现移动通信、定位、无线热点连接等功能，有的是外置天线，有的是板载的内置天线。其中通信模组成本，在T-BOX的成本中，3G/4G/5G通讯模组成本占比最高，约为40%

参考

[1] 车载无线通信终端》（20193386-T-339）

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