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車用以太網(wǎng)介紹
來源: | 作者:pro624991 | 發(fā)布時(shí)間: 2017-11-30 | 6394 次瀏覽 | 分享到:

應(yīng)用背景

      汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化,甚至自動(dòng)駕駛大浪已經(jīng)來臨;浪潮帶來的是ADAS技術(shù)的不斷革新、高品質(zhì)車載娛樂影音的影音推進(jìn)、以及OTA遠(yuǎn)程升級、V2X、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等一系列技術(shù)的發(fā)展;這推進(jìn)了車載網(wǎng)絡(luò)容量需求的爆發(fā)式發(fā)展,顯然這已經(jīng)超出了CAN或FlexRay等傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)的歷史使命。這也正是以太網(wǎng)與汽車深度擁抱集成的契機(jī)。
      車載以太網(wǎng)不僅具備了適應(yīng)ADAS、影音娛樂、汽車網(wǎng)聯(lián)化等所需要的帶寬,而且還具備了支持未來更高性能的潛力(如自動(dòng)駕駛時(shí)代所需要的更大數(shù)據(jù)傳輸)。它將成為實(shí)現(xiàn)多層面高速通信的基石,相對于20世紀(jì)90年代的控制器局域網(wǎng)(CAN)革命,它的規(guī)模將更大,意義將更深遠(yuǎn)。專家預(yù)測,到2020年,汽車中部署的以太網(wǎng)端口將達(dá)5億個(gè)。 
專有技術(shù)及優(yōu)勢

       我司不但有完善的星型802.3標(biāo)準(zhǔn)的車載以太網(wǎng)解決方案。而且積極參與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新,率先引入在音視頻娛樂系統(tǒng)中,而環(huán)形以太網(wǎng)在全球極少家公司所了解,而我司更具優(yōu)勢的環(huán)形以太網(wǎng)解決方案。
        了解其特點(diǎn):半導(dǎo)體行業(yè)最寬,可投資組合核準(zhǔn)過所有領(lǐng)先的WW oem在車輛的連接性,強(qiáng)大的8位MCU組合,支持下一代32位ARM皮質(zhì)是人體電子的核心,汽車以太網(wǎng)和基于MCHP的環(huán)以太網(wǎng)的結(jié)合,為oem提供一個(gè)優(yōu)化的系統(tǒng),系統(tǒng)成本(HW,SW開發(fā)),網(wǎng)絡(luò)軟件棧已就緒(無需成本),保持IP作為標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議無延遲(音頻)和低延遲(視頻)。

行業(yè)發(fā)展趨勢
       以太網(wǎng)作為一種新型車載網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)入汽車網(wǎng)絡(luò),肯定是無法一蹴而就,在短期內(nèi)是無法取代現(xiàn)有的車載網(wǎng)絡(luò),因此以太網(wǎng)在進(jìn)入汽車網(wǎng)絡(luò)時(shí)考慮分階段、從子系統(tǒng)開始逐步深入,并最終統(tǒng)籌汽車網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過程?,F(xiàn)今可預(yù)期的車載以太網(wǎng)的發(fā)展主要可分為三個(gè)階段:
       第一階段(已經(jīng)有實(shí)用案例),基于DoIP標(biāo)準(zhǔn)的車載診斷系統(tǒng)(OBD)和ECU軟件刷新。以ECU軟件刷新為例,和原有的CAN(1M/S)相比,刷新時(shí)間將縮短為原來的百分之一,該應(yīng)用將大大提升診斷和刷新效率,節(jié)省時(shí)間、生產(chǎn)及服務(wù)成本。
       第二階段車載以太網(wǎng)在信息娛樂系統(tǒng)和駕駛員輔助系統(tǒng)的使用,伴隨著BroadR-Reach技術(shù)的日益成熟和標(biāo)準(zhǔn)化的不斷推進(jìn),基于AVB,SOME/IP等技術(shù)將逐步推廣使用,車載以太網(wǎng)將以單節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)的形式進(jìn)行搭載,如使用高分辨率的IP攝像頭的全景泊車等駕駛輔助系統(tǒng),多屏互動(dòng)的高清信息娛樂系統(tǒng)等進(jìn)入人們的視野。
       第三階段,前兩個(gè)階段專注于一個(gè)特定的應(yīng)用領(lǐng)域,在經(jīng)歷的前兩個(gè)階段的積累和磨練,第三階段將使用以太網(wǎng)為車載網(wǎng)絡(luò)骨干,集成動(dòng)力總成、底盤、車身、多媒體、輔助駕駛,真正形成一個(gè)域級別的汽車網(wǎng)絡(luò)。
 
與傳統(tǒng)總線對比

       CAN主要用于車上控制數(shù)據(jù)傳輸,是現(xiàn)役車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn),最大傳輸速度為 1 Mb/s,可以說興起于20世紀(jì)90年代的控制器局域網(wǎng)(CAN)革命,對于整個(gè)汽車電子行業(yè)發(fā)展的推動(dòng)是巨大的。

       LIN 是一種低成本通用串行總線,在汽車領(lǐng)域主要用于車門、天窗、座椅控制等,最大傳輸速度為 20 kb/s。

       FlexRay 是繼 CAN 和 LIN 之后的新一代汽車控制總線技術(shù),同樣屬于共享式總線技術(shù),帶寬可達(dá) 10Mbps。FlexRay 的主要優(yōu)勢在于相比CAN 總線具有較高的帶寬,可以滿足汽車關(guān)鍵應(yīng)用的要求,但是同樣作為共享式總線技術(shù),其成本卻很高,主要適用于中高端車中的線控系統(tǒng)(如懸架控制、變速箱控制、制動(dòng)器控制、轉(zhuǎn)向控制等)。

       MOST主要支持的多媒體流數(shù)據(jù)傳輸,MOST150標(biāo)準(zhǔn)的最大帶寬為150 Mb/s的,在車載多媒體數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用較多,MOST150支持基于IP的應(yīng)用程序,由于單一供應(yīng)商的問題,基礎(chǔ)開發(fā)成本較高。

       LVDS是一種電氣數(shù)字信號系統(tǒng),通過銅纜雙絞線傳輸高速數(shù)據(jù)(最高可達(dá) 850 Mb/s,最長傳輸距離10 m),是計(jì)算機(jī)總線的一部分。在汽車領(lǐng)域 LVDS 主要用于屏幕和攝像頭之間的數(shù)據(jù)傳輸。

而車載以太網(wǎng)其主要特點(diǎn)為以下幾個(gè)方面
1)低成本下的高帶寬
       新的汽車功能,如自動(dòng)泊車系統(tǒng)、車道偏離檢測系統(tǒng)、盲點(diǎn)檢測和高級信息娛樂系統(tǒng)等引發(fā)了對新的數(shù)據(jù)總線需求。顯然未來我們需要的是更加開放、高速,且易于與其他電子系統(tǒng)或者設(shè)備集成的車載網(wǎng)絡(luò),同時(shí)有助于減少功耗,線束重量和部署成本。對于上述需求以太網(wǎng)似乎能提供一攬子的解決方案,以博通公司采用的突破性 BroadR-Reach 技術(shù)為例,其可用單對的非屏蔽雙絞線進(jìn)行信號傳輸,并能夠提供 100Mbit/s 及更高的寬帶性能,并使電纜重量減輕 30%、降低連接成本可達(dá)80%。

2)支持不同應(yīng)用的多種協(xié)議和功能
       傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)支持的通信協(xié)議較為單一,而車載以太網(wǎng)可以同時(shí)支持AVB、TCP/IP、DOIP、SONIP等多種協(xié)議或應(yīng)用形式。其中,Ethernet AVB 是對傳統(tǒng)以太網(wǎng)功能的擴(kuò)展,通過增加精確時(shí)鐘同步、帶寬預(yù)留等協(xié)議增強(qiáng)傳統(tǒng)以太網(wǎng)音視頻傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性,是極具發(fā)展?jié)摿Φ木W(wǎng)絡(luò)音視頻實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)。SOME/IP(Scalable Service-Oriented MiddlewarE on IP)則規(guī)定了車載攝像頭應(yīng)用的視頻通信接口要求,可應(yīng)用于車載攝像頭領(lǐng)域,并通過API實(shí)現(xiàn)駕駛輔助攝像頭的模式控制。
       作為AVB協(xié)議的擴(kuò)展,車載時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN,  Time-Sensitive Networking)則引入時(shí)間觸發(fā)式以太網(wǎng)的相關(guān)技術(shù),能高效的實(shí)現(xiàn)汽車控制類信息的傳輸。此外,1Gbit 速率通信標(biāo)準(zhǔn)的車載以太網(wǎng)同時(shí)還支持 POE(Power Over Ethernet)功能和高效節(jié)能以太網(wǎng)(EEE, Energy-Efficient Ethernet)功能,POE 功能可在雙絞線傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)為連接的終端設(shè)備供電,省去了終端外接電源線,降低了供電的復(fù)雜度。
3)無線功能
       多年來,最能體現(xiàn)以太網(wǎng)是如何適應(yīng)新需求的、發(fā)掘新潛力的事例之一就是當(dāng)前非常流行的無線網(wǎng)絡(luò)wifi的引入。類似于Broadcom公司的BroadR-Reach,WiFi也有專供汽車使用的變體,“汽車環(huán)境無線存取”WAVE;2010年發(fā)布的IEEE802.11p通信規(guī)范對WAVE進(jìn)行了定義,后被寫入IEEE802.11-2012主標(biāo)準(zhǔn)中。車載以太網(wǎng)的普及無疑將成為WAVE引入汽車最佳催化劑,而在智能交通時(shí)代,WAVE也將為V2X提供新的想象空間。

4)適應(yīng)未來的能力
         歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們,以太網(wǎng)之所以長期以來如此成功,主要原因之一便是以太網(wǎng)是一種可持續(xù)更新、發(fā)展的技術(shù)。在經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)(10Mbps)、快速以太網(wǎng)(100Mbps)和千兆以太網(wǎng)(Gigabit Ethernet)推進(jìn)和發(fā)展后,以太網(wǎng)還在繼續(xù)著不斷的自我迭代升級。當(dāng)然在支持帶寬持續(xù)增長的同時(shí),它任然保持對原有系統(tǒng)的兼容性。所以說:一旦以太網(wǎng)技術(shù)推廣至汽車行業(yè),它帶來的不僅僅是一種成熟的通信技術(shù),更是一種對未來的適應(yīng)能力。

未來定位

       
隨著汽車的大量應(yīng)用,車載電子系統(tǒng)除了數(shù)量在增加外,復(fù)雜性也在不斷增加,需要的帶寬也隨之大幅增加,對車內(nèi)互連系統(tǒng)提出了更苛刻的要求。在不增加成本的前提下,如何將車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一簡化并兼具開放性、兼容性是整車廠的夢想。
       而車載以太網(wǎng)使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供了100Mbps 的帶寬,能更好地滿足當(dāng)前以及未來汽車發(fā)展對通信的需求。
       而未來我公司深研車載以太網(wǎng),并且要成為全球最具有資深、實(shí)力的領(lǐng)跑者;另外我公司為全球車場、供應(yīng)商等提供技術(shù)支持與咨詢服務(wù)。