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車用以太網(wǎng)介紹
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作者:pro624991
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發(fā)布時間: 2017-11-30
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應用背景
汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化，甚至自動駕駛大浪已經(jīng)來臨；浪潮帶來的是ADAS技術的不斷革新、高品質(zhì)車載娛樂影音的影音推進、以及OTA遠程升級、V2X、大數(shù)據(jù)、云計算等一系列技術的發(fā)展；這推進了車載網(wǎng)絡容量需求的爆發(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。
車載以太網(wǎng)不僅具備了適應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（如自動駕駛時代所需要的更大數(shù)據(jù)傳輸）。它將成為實現(xiàn)多層面高速通信的基石，相對于20世紀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。專家預測，到2020年，汽車中部署的以太網(wǎng)端口將達5億個。
車載以太網(wǎng)不僅具備了適應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（如自動駕駛時代所需要的更大數(shù)據(jù)傳輸）。它將成為實現(xiàn)多層面高速通信的基石，相對于20世紀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。專家預測，到2020年，汽車中部署的以太網(wǎng)端口將達5億個。
專有技術及優(yōu)勢
我司不但有完善的星型802.3標準的車載以太網(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：半導體行業(yè)最寬，可投資組合核準過所有領先的WW oem在車輛的連接性，強大的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)的結合，為oem提供一個優(yōu)化的系統(tǒng)，系統(tǒng)成本(HW,SW開發(fā))，網(wǎng)絡軟件棧已就緒(無需成本)，保持IP作為標準的通信協(xié)議無延遲(音頻)和低延遲(視頻)。
了解其特點：半導體行業(yè)最寬，可投資組合核準過所有領先的WW oem在車輛的連接性，強大的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)的結合，為oem提供一個優(yōu)化的系統(tǒng)，系統(tǒng)成本(HW,SW開發(fā))，網(wǎng)絡軟件棧已就緒(無需成本)，保持IP作為標準的通信協(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)絡的進入汽車網(wǎng)絡，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，因此以太網(wǎng)在進入汽車網(wǎng)絡時考慮分階段、從子系統(tǒng)開始逐步深入，并最終統(tǒng)籌汽車網(wǎng)絡的演進過程。現(xiàn)今可預期的車載以太網(wǎng)的發(fā)展主要可分為三個階段：
第一階段（已經(jīng)有實用案例），基于DoIP標準的車載診斷系統(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，刷新時間將縮短為原來的百分之一，該應用將大大提升診斷和刷新效率，節(jié)省時間、生產(chǎn)及服務成本。
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技術的日益成熟和標準化的不斷推進，基于AVB，SOME/IP等技術將逐步推廣使用，車載以太網(wǎng)將以單節(jié)點或多個節(jié)點的形式進行搭載，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)，多屏互動的高清信息娛樂系統(tǒng)等進入人們的視野。
第三階段，前兩個階段專注于一個特定的應用領域，在經(jīng)歷的前兩個階段的積累和磨練，第三階段將使用以太網(wǎng)為車載網(wǎng)絡骨干，集成動力總成、底盤、車身、多媒體、輔助駕駛，真正形成一個域級別的汽車網(wǎng)絡。
第一階段（已經(jīng)有實用案例），基于DoIP標準的車載診斷系統(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，刷新時間將縮短為原來的百分之一，該應用將大大提升診斷和刷新效率，節(jié)省時間、生產(chǎn)及服務成本。
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技術的日益成熟和標準化的不斷推進，基于AVB，SOME/IP等技術將逐步推廣使用，車載以太網(wǎng)將以單節(jié)點或多個節(jié)點的形式進行搭載，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)，多屏互動的高清信息娛樂系統(tǒng)等進入人們的視野。
第三階段，前兩個階段專注于一個特定的應用領域，在經(jīng)歷的前兩個階段的積累和磨練，第三階段將使用以太網(wǎng)為車載網(wǎng)絡骨干，集成動力總成、底盤、車身、多媒體、輔助駕駛，真正形成一個域級別的汽車網(wǎng)絡。
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)絡應用最為廣泛的標準，最大傳輸速度為 1 Mb/s，可以說興起于20世紀90年代的控制器局域網(wǎng)（CAN）革命，對于整個汽車電子行業(yè)發(fā)展的推動是巨大的。
LIN 是一種低成本通用串行總線，在汽車領域主要用于車門、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，同樣屬于共享式總線技術，帶寬可達 10Mbps。FlexRay 的主要優(yōu)勢在于相比CAN 總線具有較高的帶寬，可以滿足汽車關鍵應用的要求，但是同樣作為共享式總線技術，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、制動器控制、轉向控制等）。
MOST主要支持的多媒體流數(shù)據(jù)傳輸，MOST150標準的最大帶寬為150 Mb/s的，在車載多媒體數(shù)據(jù)傳輸應用較多，MOST150支持基于IP的應用程序，由于單一供應商的問題，基礎開發(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 850 Mb/s，最長傳輸距離10 m），是計算機總線的一部分。在汽車領域 LVDS 主要用于屏幕和攝像頭之間的數(shù)據(jù)傳輸。
CAN主要用于車上控制數(shù)據(jù)傳輸，是現(xiàn)役車載網(wǎng)絡應用最為廣泛的標準，最大傳輸速度為 1 Mb/s，可以說興起于20世紀90年代的控制器局域網(wǎng)（CAN）革命，對于整個汽車電子行業(yè)發(fā)展的推動是巨大的。
LIN 是一種低成本通用串行總線，在汽車領域主要用于車門、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，同樣屬于共享式總線技術，帶寬可達 10Mbps。FlexRay 的主要優(yōu)勢在于相比CAN 總線具有較高的帶寬，可以滿足汽車關鍵應用的要求，但是同樣作為共享式總線技術，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、制動器控制、轉向控制等）。
MOST主要支持的多媒體流數(shù)據(jù)傳輸，MOST150標準的最大帶寬為150 Mb/s的，在車載多媒體數(shù)據(jù)傳輸應用較多，MOST150支持基于IP的應用程序，由于單一供應商的問題，基礎開發(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 850 Mb/s，最長傳輸距離10 m），是計算機總線的一部分。在汽車領域 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)其主要特點為以下幾個方面
1)低成本下的高帶寬
新的汽車功能，如自動泊車系統(tǒng)、車道偏離檢測系統(tǒng)、盲點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)或者設備集成的車載網(wǎng)絡，同時有助于減少功耗，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 技術為例，其可用單對的非屏蔽雙絞線進行信號傳輸，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80%。
1)低成本下的高帶寬
新的汽車功能，如自動泊車系統(tǒng)、車道偏離檢測系統(tǒng)、盲點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)或者設備集成的車載網(wǎng)絡，同時有助于減少功耗，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 技術為例，其可用單對的非屏蔽雙絞線進行信號傳輸，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80%。
2)支持不同應用的多種協(xié)議和功能
傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡支持的通信協(xié)議較為單一，而車載以太網(wǎng)可以同時支持AVB、TCP/IP、DOIP、SONIP等多種協(xié)議或應用形式。其中，Ethernet AVB 是對傳統(tǒng)以太網(wǎng)功能的擴展，通過增加精確時鐘同步、帶寬預留等協(xié)議增強傳統(tǒng)以太網(wǎng)音視頻傳輸?shù)膶崟r性，是極具發(fā)展?jié)摿Φ木W(wǎng)絡音視頻實時傳輸技術。SOME/IP(Scalable Service-Oriented MiddlewarE on IP)則規(guī)定了車載攝像頭應用的視頻通信接口要求，可應用于車載攝像頭領域，并通過API實現(xiàn)駕駛輔助攝像頭的模式控制。
作為AVB協(xié)議的擴展，車載時間敏感網(wǎng)絡(TSN, Time-Sensitive Networking)則引入時間觸發(fā)式以太網(wǎng)的相關技術，能高效的實現(xiàn)汽車控制類信息的傳輸。此外，1Gbit 速率通信標準的車載以太網(wǎng)同時還支持 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)的同時為連接的終端設備供電，省去了終端外接電源線，降低了供電的復雜度。
3)無線功能
多年來，最能體現(xiàn)以太網(wǎng)是如何適應新需求的、發(fā)掘新潛力的事例之一就是當前非常流行的無線網(wǎng)絡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進行了定義，后被寫入IEEE802.11-2012主標準中。車載以太網(wǎng)的普及無疑將成為WAVE引入汽車最佳催化劑，而在智能交通時代，WAVE也將為V2X提供新的想象空間。
傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡支持的通信協(xié)議較為單一，而車載以太網(wǎng)可以同時支持AVB、TCP/IP、DOIP、SONIP等多種協(xié)議或應用形式。其中，Ethernet AVB 是對傳統(tǒng)以太網(wǎng)功能的擴展，通過增加精確時鐘同步、帶寬預留等協(xié)議增強傳統(tǒng)以太網(wǎng)音視頻傳輸?shù)膶崟r性，是極具發(fā)展?jié)摿Φ木W(wǎng)絡音視頻實時傳輸技術。SOME/IP(Scalable Service-Oriented MiddlewarE on IP)則規(guī)定了車載攝像頭應用的視頻通信接口要求，可應用于車載攝像頭領域，并通過API實現(xiàn)駕駛輔助攝像頭的模式控制。
作為AVB協(xié)議的擴展，車載時間敏感網(wǎng)絡(TSN, Time-Sensitive Networking)則引入時間觸發(fā)式以太網(wǎng)的相關技術，能高效的實現(xiàn)汽車控制類信息的傳輸。此外，1Gbit 速率通信標準的車載以太網(wǎng)同時還支持 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)的同時為連接的終端設備供電，省去了終端外接電源線，降低了供電的復雜度。
3)無線功能
多年來，最能體現(xiàn)以太網(wǎng)是如何適應新需求的、發(fā)掘新潛力的事例之一就是當前非常流行的無線網(wǎng)絡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進行了定義，后被寫入IEEE802.11-2012主標準中。車載以太網(wǎng)的普及無疑將成為WAVE引入汽車最佳催化劑，而在智能交通時代，WAVE也將為V2X提供新的想象空間。
4)適應未來的能力
歷史經(jīng)驗告訴我們，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。在經(jīng)歷了標準以太網(wǎng)(10Mbps)、快速以太網(wǎng)(100Mbps)和千兆以太網(wǎng)(Gigabit Ethernet)推進和發(fā)展后，以太網(wǎng)還在繼續(xù)著不斷的自我迭代升級。當然在支持帶寬持續(xù)增長的同時，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，更是一種對未來的適應能力。
未來定位
隨著汽車的大量應用，車載電子系統(tǒng)除了數(shù)量在增加外，復雜性也在不斷增加，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)絡技術提供了100Mbps 的帶寬，能更好地滿足當前以及未來汽車發(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、實力的領跑者；另外我公司為全球車場、供應商等提供技術支持與咨詢服務。
歷史經(jīng)驗告訴我們，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。在經(jīng)歷了標準以太網(wǎng)(10Mbps)、快速以太網(wǎng)(100Mbps)和千兆以太網(wǎng)(Gigabit Ethernet)推進和發(fā)展后，以太網(wǎng)還在繼續(xù)著不斷的自我迭代升級。當然在支持帶寬持續(xù)增長的同時，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，更是一種對未來的適應能力。
未來定位
隨著汽車的大量應用，車載電子系統(tǒng)除了數(shù)量在增加外，復雜性也在不斷增加，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)絡技術提供了100Mbps 的帶寬，能更好地滿足當前以及未來汽車發(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、實力的領跑者；另外我公司為全球車場、供應商等提供技術支持與咨詢服務。