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车用以太网介绍

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。 
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)。

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。
 
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。

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%。

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。

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。