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车用以太网介绍
来源:
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作者:pro624991
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发布时间: 2017-11-30
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应用背景
汽车智能化、网联化，甚至自动驾驶大浪已经来临；浪潮带来的是ADAS技术的不断革新、高品质车载娱乐影音的影音推进、以及OTA远程升级、V2X、大数据、云计算等一系列技术的发展；这推进了车载网络容量需求的爆发式发展，显然这已经超出了CAN或FlexRay等传统车载网络的历史使命。这也正是以太网与汽车深度拥抱集成的契机。
车载以太网不仅具备了适应ADAS、影音娱乐、汽车网联化等所需要的带宽，而且还具备了支持未来更高性能的潜力（如自动驾驶时代所需要的更大数据传输）。它将成为实现多层面高速通信的基石，相对于20世纪90年代的控制器局域网（CAN）革命，它的规模将更大，意义将更深远。专家预测，到2020年，汽车中部署的以太网端口将达5亿个。
车载以太网不仅具备了适应ADAS、影音娱乐、汽车网联化等所需要的带宽，而且还具备了支持未来更高性能的潜力（如自动驾驶时代所需要的更大数据传输）。它将成为实现多层面高速通信的基石，相对于20世纪90年代的控制器局域网（CAN）革命，它的规模将更大，意义将更深远。专家预测，到2020年，汽车中部署的以太网端口将达5亿个。
专有技术及优势
我司不但有完善的星型802.3标准的车载以太网解决方案。而且积极参与产业创新，率先引入在音视频娱乐系统中，而环形以太网在全球极少家公司所了解，而我司更具优势的环形以太网解决方案。
了解其特点：半导体行业最宽，可投资组合核准过所有领先的WW oem在车辆的连接性，强大的8位MCU组合，支持下一代32位ARM皮质是人体电子的核心，汽车以太网和基于MCHP的环以太网的结合，为oem提供一个优化的系统，系统成本(HW,SW开发)，网络软件栈已就绪(无需成本)，保持IP作为标准的通信协议无延迟(音频)和低延迟(视频)。
了解其特点：半导体行业最宽，可投资组合核准过所有领先的WW oem在车辆的连接性，强大的8位MCU组合，支持下一代32位ARM皮质是人体电子的核心，汽车以太网和基于MCHP的环以太网的结合，为oem提供一个优化的系统，系统成本(HW,SW开发)，网络软件栈已就绪(无需成本)，保持IP作为标准的通信协议无延迟(音频)和低延迟(视频)。
行业发展趋势
以太网作为一种新型车载网络的进入汽车网络，肯定是无法一蹴而就，在短期内是无法取代现有的车载网络，因此以太网在进入汽车网络时考虑分阶段、从子系统开始逐步深入，并最终统筹汽车网络的演进过程。现今可预期的车载以太网的发展主要可分为三个阶段：
第一阶段（已经有实用案例），基于DoIP标准的车载诊断系统（OBD）和ECU软件刷新。以ECU软件刷新为例，和原有的CAN（1M/S）相比，刷新时间将缩短为原来的百分之一，该应用将大大提升诊断和刷新效率，节省时间、生产及服务成本。
第二阶段车载以太网在信息娱乐系统和驾驶员辅助系统的使用，伴随着BroadR-Reach技术的日益成熟和标准化的不断推进，基于AVB，SOME/IP等技术将逐步推广使用，车载以太网将以单节点或多个节点的形式进行搭载，如使用高分辨率的IP摄像头的全景泊车等驾驶辅助系统，多屏互动的高清信息娱乐系统等进入人们的视野。
第三阶段，前两个阶段专注于一个特定的应用领域，在经历的前两个阶段的积累和磨练，第三阶段将使用以太网为车载网络骨干，集成动力总成、底盘、车身、多媒体、辅助驾驶，真正形成一个域级别的汽车网络。
第一阶段（已经有实用案例），基于DoIP标准的车载诊断系统（OBD）和ECU软件刷新。以ECU软件刷新为例，和原有的CAN（1M/S）相比，刷新时间将缩短为原来的百分之一，该应用将大大提升诊断和刷新效率，节省时间、生产及服务成本。
第二阶段车载以太网在信息娱乐系统和驾驶员辅助系统的使用，伴随着BroadR-Reach技术的日益成熟和标准化的不断推进，基于AVB，SOME/IP等技术将逐步推广使用，车载以太网将以单节点或多个节点的形式进行搭载，如使用高分辨率的IP摄像头的全景泊车等驾驶辅助系统，多屏互动的高清信息娱乐系统等进入人们的视野。
第三阶段，前两个阶段专注于一个特定的应用领域，在经历的前两个阶段的积累和磨练，第三阶段将使用以太网为车载网络骨干，集成动力总成、底盘、车身、多媒体、辅助驾驶，真正形成一个域级别的汽车网络。
与传统总线对比
CAN主要用于车上控制数据传输，是现役车载网络应用最为广泛的标准，最大传输速度为 1 Mb/s，可以说兴起于20世纪90年代的控制器局域网（CAN）革命，对于整个汽车电子行业发展的推动是巨大的。
LIN 是一种低成本通用串行总线，在汽车领域主要用于车门、天窗、座椅控制等，最大传输速度为 20 kb/s。
FlexRay 是继 CAN 和 LIN 之后的新一代汽车控制总线技术，同样属于共享式总线技术，带宽可达 10Mbps。FlexRay 的主要优势在于相比CAN 总线具有较高的带宽，可以满足汽车关键应用的要求，但是同样作为共享式总线技术，其成本却很高，主要适用于中高端车中的线控系统（如悬架控制、变速箱控制、制动器控制、转向控制等）。
MOST主要支持的多媒体流数据传输，MOST150标准的最大带宽为150 Mb/s的，在车载多媒体数据传输应用较多，MOST150支持基于IP的应用程序，由于单一供应商的问题，基础开发成本较高。
LVDS是一种电气数字信号系统，通过铜缆双绞线传输高速数据（最高可达 850 Mb/s，最长传输距离10 m），是计算机总线的一部分。在汽车领域 LVDS 主要用于屏幕和摄像头之间的数据传输。
CAN主要用于车上控制数据传输，是现役车载网络应用最为广泛的标准，最大传输速度为 1 Mb/s，可以说兴起于20世纪90年代的控制器局域网（CAN）革命，对于整个汽车电子行业发展的推动是巨大的。
LIN 是一种低成本通用串行总线，在汽车领域主要用于车门、天窗、座椅控制等，最大传输速度为 20 kb/s。
FlexRay 是继 CAN 和 LIN 之后的新一代汽车控制总线技术，同样属于共享式总线技术，带宽可达 10Mbps。FlexRay 的主要优势在于相比CAN 总线具有较高的带宽，可以满足汽车关键应用的要求，但是同样作为共享式总线技术，其成本却很高，主要适用于中高端车中的线控系统（如悬架控制、变速箱控制、制动器控制、转向控制等）。
MOST主要支持的多媒体流数据传输，MOST150标准的最大带宽为150 Mb/s的，在车载多媒体数据传输应用较多，MOST150支持基于IP的应用程序，由于单一供应商的问题，基础开发成本较高。
LVDS是一种电气数字信号系统，通过铜缆双绞线传输高速数据（最高可达 850 Mb/s，最长传输距离10 m），是计算机总线的一部分。在汽车领域 LVDS 主要用于屏幕和摄像头之间的数据传输。
而车载以太网其主要特点为以下几个方面
1)低成本下的高带宽
新的汽车功能，如自动泊车系统、车道偏离检测系统、盲点检测和高级信息娱乐系统等引发了对新的数据总线需求。显然未来我们需要的是更加开放、高速，且易于与其他电子系统或者设备集成的车载网络，同时有助于减少功耗，线束重量和部署成本。对于上述需求以太网似乎能提供一揽子的解决方案，以博通公司采用的突破性 BroadR-Reach 技术为例，其可用单对的非屏蔽双绞线进行信号传输，并能够提供 100Mbit/s 及更高的宽带性能，并使电缆重量减轻 30%、降低连接成本可达80%。
1)低成本下的高带宽
新的汽车功能，如自动泊车系统、车道偏离检测系统、盲点检测和高级信息娱乐系统等引发了对新的数据总线需求。显然未来我们需要的是更加开放、高速，且易于与其他电子系统或者设备集成的车载网络，同时有助于减少功耗，线束重量和部署成本。对于上述需求以太网似乎能提供一揽子的解决方案，以博通公司采用的突破性 BroadR-Reach 技术为例，其可用单对的非屏蔽双绞线进行信号传输，并能够提供 100Mbit/s 及更高的宽带性能，并使电缆重量减轻 30%、降低连接成本可达80%。
2)支持不同应用的多种协议和功能
传统车载网络支持的通信协议较为单一，而车载以太网可以同时支持AVB、TCP/IP、DOIP、SONIP等多种协议或应用形式。其中，Ethernet AVB 是对传统以太网功能的扩展，通过增加精确时钟同步、带宽预留等协议增强传统以太网音视频传输的实时性，是极具发展潜力的网络音视频实时传输技术。SOME/IP(Scalable Service-Oriented MiddlewarE on IP)则规定了车载摄像头应用的视频通信接口要求，可应用于车载摄像头领域，并通过API实现驾驶辅助摄像头的模式控制。
作为AVB协议的扩展，车载时间敏感网络(TSN, Time-Sensitive Networking)则引入时间触发式以太网的相关技术，能高效的实现汽车控制类信息的传输。此外，1Gbit 速率通信标准的车载以太网同时还支持 POE(Power Over Ethernet)功能和高效节能以太网(EEE, Energy-Efficient Ethernet)功能，POE 功能可在双绞线传输数据的同时为连接的终端设备供电，省去了终端外接电源线，降低了供电的复杂度。
3)无线功能
多年来，最能体现以太网是如何适应新需求的、发掘新潜力的事例之一就是当前非常流行的无线网络wifi的引入。类似于Broadcom公司的BroadR-Reach，WiFi也有专供汽车使用的变体，“汽车环境无线存取”WAVE；2010年发布的IEEE802.11p通信规范对WAVE进行了定义，后被写入IEEE802.11-2012主标准中。车载以太网的普及无疑将成为WAVE引入汽车最佳催化剂，而在智能交通时代，WAVE也将为V2X提供新的想象空间。
传统车载网络支持的通信协议较为单一，而车载以太网可以同时支持AVB、TCP/IP、DOIP、SONIP等多种协议或应用形式。其中，Ethernet AVB 是对传统以太网功能的扩展，通过增加精确时钟同步、带宽预留等协议增强传统以太网音视频传输的实时性，是极具发展潜力的网络音视频实时传输技术。SOME/IP(Scalable Service-Oriented MiddlewarE on IP)则规定了车载摄像头应用的视频通信接口要求，可应用于车载摄像头领域，并通过API实现驾驶辅助摄像头的模式控制。
作为AVB协议的扩展，车载时间敏感网络(TSN, Time-Sensitive Networking)则引入时间触发式以太网的相关技术，能高效的实现汽车控制类信息的传输。此外，1Gbit 速率通信标准的车载以太网同时还支持 POE(Power Over Ethernet)功能和高效节能以太网(EEE, Energy-Efficient Ethernet)功能，POE 功能可在双绞线传输数据的同时为连接的终端设备供电，省去了终端外接电源线，降低了供电的复杂度。
3)无线功能
多年来，最能体现以太网是如何适应新需求的、发掘新潜力的事例之一就是当前非常流行的无线网络wifi的引入。类似于Broadcom公司的BroadR-Reach，WiFi也有专供汽车使用的变体，“汽车环境无线存取”WAVE；2010年发布的IEEE802.11p通信规范对WAVE进行了定义，后被写入IEEE802.11-2012主标准中。车载以太网的普及无疑将成为WAVE引入汽车最佳催化剂，而在智能交通时代，WAVE也将为V2X提供新的想象空间。
4)适应未来的能力
历史经验告诉我们，以太网之所以长期以来如此成功，主要原因之一便是以太网是一种可持续更新、发展的技术。在经历了标准以太网(10Mbps)、快速以太网(100Mbps)和千兆以太网(Gigabit Ethernet)推进和发展后，以太网还在继续着不断的自我迭代升级。当然在支持带宽持续增长的同时，它任然保持对原有系统的兼容性。所以说：一旦以太网技术推广至汽车行业，它带来的不仅仅是一种成熟的通信技术，更是一种对未来的适应能力。
未来定位
随着汽车的大量应用，车载电子系统除了数量在增加外，复杂性也在不断增加，需要的带宽也随之大幅增加，对车内互连系统提出了更苛刻的要求。在不增加成本的前提下，如何将车内网络统一简化并兼具开放性、兼容性是整车厂的梦想。
而车载以太网使用最广泛的网络技术提供了100Mbps 的带宽，能更好地满足当前以及未来汽车发展对通信的需求。
而未来我公司深研车载以太网，并且要成为全球最具有资深、实力的领跑者；另外我公司为全球车场、供应商等提供技术支持与咨询服务。
历史经验告诉我们，以太网之所以长期以来如此成功，主要原因之一便是以太网是一种可持续更新、发展的技术。在经历了标准以太网(10Mbps)、快速以太网(100Mbps)和千兆以太网(Gigabit Ethernet)推进和发展后，以太网还在继续着不断的自我迭代升级。当然在支持带宽持续增长的同时，它任然保持对原有系统的兼容性。所以说：一旦以太网技术推广至汽车行业，它带来的不仅仅是一种成熟的通信技术，更是一种对未来的适应能力。
未来定位
随着汽车的大量应用，车载电子系统除了数量在增加外，复杂性也在不断增加，需要的带宽也随之大幅增加，对车内互连系统提出了更苛刻的要求。在不增加成本的前提下，如何将车内网络统一简化并兼具开放性、兼容性是整车厂的梦想。
而车载以太网使用最广泛的网络技术提供了100Mbps 的带宽，能更好地满足当前以及未来汽车发展对通信的需求。
而未来我公司深研车载以太网，并且要成为全球最具有资深、实力的领跑者；另外我公司为全球车场、供应商等提供技术支持与咨询服务。