為什么選擇汽車以太網(wǎng)？

來源：?技術(shù)交流1985?Maggie??

隨著自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，車載網(wǎng)絡(luò)正在快速發(fā)展，推動了汽車行業(yè)的發(fā)展。它需要支持更多功能來提高效率、安全性，當然還包括駕駛體驗。因此，對數(shù)據(jù)帶寬和電纜數(shù)量的要求;以及復(fù)雜性、靈活性和成本效益等因素將會變得更具挑戰(zhàn)性。

為了實現(xiàn)自動駕駛，必須在汽車上很好地集成各種技術(shù)。這包括遠程雷達、短程/中程雷達、激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器和?GPS，所有這些都以不同的數(shù)據(jù)速率和通信協(xié)議運行。因此，這些去中心化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正日益演變?yōu)榧惺骄W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

汽車以太網(wǎng)正在成為未來車載網(wǎng)絡(luò)的首選。那么，它是什么，它將如何影響當前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)？

為什么選擇汽車以太網(wǎng)？

汽車以太網(wǎng)是新的物理層標準，使用以太網(wǎng)標準作為車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它具有高抗擾度、減少布線和高速數(shù)據(jù)速率等特點。高抗擾度和減少布線是幫助將以太網(wǎng)引入車載應(yīng)用的兩大創(chuàng)新。如果沒有高抗擾度能力，我們熟悉的標準以太網(wǎng)，100Base-T和100Base-TX將無法承受車內(nèi)惡劣的電磁干擾環(huán)境。

圖1.雙單工物理層?I/O?與全雙工物理層?I/O

圖?1?顯示了物理層?（PHY）的概述。標準以太網(wǎng)?100Base-Tx?是具有?2?對雙絞線的雙單工配置。相比之下，汽車以太網(wǎng)?100Base-T1?是具有單根雙絞線的全雙工鏈路，可以在每個方向上傳輸每秒?100?兆比特?（Mbps）。這意味著理論上節(jié)點之間可以進行200 Mbps的通信。在1000Base-T1上也可以看到同樣的改進。

當您將以太網(wǎng)速度與以每秒比特或每秒千比特的速度運行的?CAN、CAN-FD、LIN?和?FlexRay?的速度進行比較時，它們存在巨大差異。這清楚地顯示了汽車以太網(wǎng)的優(yōu)勢，它可以滿足自動駕駛汽車（AGV）對帶寬的更大需求。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計變更

圖2.異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)到分層同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)在，讓我們看看汽車以太網(wǎng)如何影響網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展。

圖?2?中的左圖顯示了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的右側(cè)可能是其環(huán)形拓撲中的?MOST?網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的左側(cè)可以是CAN或CAN-FD總線，其中多個節(jié)點可以直接訪問總線。這被認為是只有單一通信級別的經(jīng)典拓撲。子網(wǎng)之間的所有通信都可以由中央網(wǎng)關(guān)直接管理。另一方面，圖2的右圖是分層同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，最底層是CAN、CAN-FD、LIN和FlexRay等經(jīng)典通信技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)的第二層（圖中用六邊形表示）是以太網(wǎng)和經(jīng)典技術(shù)之間的中間網(wǎng)關(guān)。頂層的矩形可以是交換機或僅具有以太網(wǎng)端口的設(shè)備。這是為了能夠以更靈敏的方式與所有網(wǎng)絡(luò)進行通信。

圖3.以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)

圖?3?說明了分層同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。我們有主機，駕駛輔助系統(tǒng)，環(huán)視以及動力總成和底盤，域間網(wǎng)關(guān)將經(jīng)典技術(shù)轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)。不同技術(shù)（也稱為以太網(wǎng)主干）之間的這些轉(zhuǎn)換允許子單元及其中間網(wǎng)關(guān)連接到支持以太網(wǎng)的中央網(wǎng)關(guān)。以每秒一千兆位的速度實現(xiàn)汽車以太網(wǎng)的愿景已經(jīng)成為現(xiàn)實，許多OEM都使用這種架構(gòu)作為其以太網(wǎng)骨干。

不斷發(fā)展的汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將需要變得與車型相關(guān)，因為低端和高端車輛有不同的需求。汽車以太網(wǎng)目前不會取代所有的網(wǎng)絡(luò)需求，而是會與經(jīng)典的總線網(wǎng)絡(luò)長期共存。這是因為成本是阻礙汽車以太網(wǎng)更廣泛應(yīng)用的一個關(guān)鍵因素。經(jīng)典技術(shù)，如 CAN、CAN-FD 和 LIN，已經(jīng)很成熟且具有成本效益。它們將繼續(xù)應(yīng)用在特定的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是那些低成本和低帶寬設(shè)計規(guī)范的領(lǐng)域。

隨著汽車連接與通信技術(shù)的不斷發(fā)展與增強，網(wǎng)絡(luò)安全將需要成為一個重要的設(shè)計考慮因素。與 CAN 相比，汽車以太網(wǎng)安全性是復(fù)雜的，需要專業(yè)知識和專門的中央管理。一個更徹底和有效的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案需要與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計同時開發(fā)。





審核編輯：劉清