以太網(wǎng)是一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)，大家對(duì)于以太網(wǎng)應(yīng)該也具備最基本的認(rèn)識(shí)。為增進(jìn)大家對(duì)以太網(wǎng)的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)以太網(wǎng)中的車載以太網(wǎng)予以介紹。通過本文，你將對(duì)車載以太網(wǎng)以及車載以太網(wǎng)在汽車中的應(yīng)用有所了解。如果你對(duì)以太網(wǎng)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、車載以太網(wǎng)

傳統(tǒng)以太網(wǎng)協(xié)議由于采用的是載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測(cè)技術(shù)。因此，在數(shù)據(jù)包延時(shí)、排序和可靠性上達(dá)不到車載網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性要求，所以，常見的車載局域網(wǎng)仍是基于CAN的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。但隨著汽車電子技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展，ECU數(shù)量不斷增長(zhǎng)，影音娛樂信號(hào)也納入車內(nèi)通信，這使得高實(shí)時(shí)、低帶寬的傳統(tǒng)車載總線開始不適應(yīng)汽車電 子發(fā)展趨勢(shì)。

國際電子電氣工程師協(xié)會(huì)(IEEE)經(jīng)過長(zhǎng)期研究在2016年批準(zhǔn)了第一個(gè)車載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) “100BASE-T1”，其基于博通公司的BroadR.Reach 解決方案，在物理層用單對(duì)非屏蔽雙絞線電纜，采用更加優(yōu)化的擾碼算法來減弱信號(hào)相關(guān)性增加實(shí)時(shí)性，可在車內(nèi)提供100Mbps高實(shí)時(shí)帶寬。

高速以太網(wǎng)在汽車干擾環(huán)境下的通信質(zhì)量是 需要重點(diǎn)考查的問題。特別對(duì)于100BASE.T1網(wǎng)絡(luò)采用的是非屏蔽的電纜，更容易受到電流浪涌、電磁干擾的影響，導(dǎo)致其性能不穩(wěn)定甚至功能失效。有基于以太網(wǎng)物理層的一致性測(cè)試方法，用于測(cè)試信號(hào)發(fā)射設(shè)備的回波損耗、定時(shí)抖動(dòng)和最大輸出跌落等性能;RFC2544標(biāo)準(zhǔn)提供了以太網(wǎng)時(shí)延、吞吐量和丟包率等主要性能指標(biāo)的測(cè)試方法; 但這些常見方法都是基于傳統(tǒng)以太網(wǎng)，不支持 100BASE-TI車載以太網(wǎng)，并且沒有考慮到車載環(huán)境的干擾特征。

二、以太網(wǎng)逐步滲透車載網(wǎng)絡(luò)

經(jīng)過多年發(fā)展，車載網(wǎng)絡(luò)已形成以 CAN 總線為主流，多種總線技術(shù)并存的解決方案。目前車輛使用的總線技術(shù)有 CAN、LIN、FlexRay、MOST、LVDS 及車載以太網(wǎng)等，主要以 CAN 總線為主，LIN總線為輔。CAN 主要用于車上控制數(shù)據(jù)的傳輸，是現(xiàn)役車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議;LIN 是一種低成本通用串行總線，為 CAN 總線提供輔助功能，主要用于汽車內(nèi)的車門、天窗、座椅控制等，CAN、LIN的成本和傳輸速率較低。FlexRay 是繼 CAN 和 LIN 之后的新一代汽車控制總線技術(shù)，與CAN 相比擁有更高的帶寬，但需加入標(biāo)準(zhǔn)組織、成本較高，主要適用于中高端車中的線控系統(tǒng);MOST 在車載多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用較多，但由于供應(yīng)商單一、基礎(chǔ)開發(fā)成本較高。LVDS 是一種低壓差分信號(hào)技術(shù)接口，在汽車領(lǐng)域主要用于顯示屏和攝像頭之間的圖像數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸。

車載以太網(wǎng)提供高帶寬和輕量化線束、性價(jià)比較高，將成為下一代汽車網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。由于CAN總線只能實(shí)現(xiàn)半雙工通訊，且傳輸速度較低，不符合汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化趨勢(shì)下對(duì)實(shí)時(shí)高速雙向數(shù)據(jù)交互的需求。隨著近年來汽車電子化浪潮的快速發(fā)展，汽車內(nèi)部電子電氣元器件的數(shù)量和復(fù)雜度大幅提升，單車ECU 數(shù)量已逐漸從 20-30 個(gè)發(fā)展到 100 多個(gè)，部分車輛線束長(zhǎng)度已高達(dá) 2.5 英里，傳統(tǒng)分布式架構(gòu)已經(jīng)不能滿足汽車智能化時(shí)代的發(fā)展需求，所以車載網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向域控制和集中控制的趨勢(shì)越來越明顯，車內(nèi)通信架構(gòu)將逐漸向以太網(wǎng)升級(jí)。與傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)不同，車載以太網(wǎng)可以提供帶寬密集型應(yīng)用所需的更高數(shù)據(jù)傳輸能力，同時(shí)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以很好地滿足汽車高可靠性、低電磁輻射、低功耗、帶寬分配、低延遲、輕量化等方面的要求，將成為下一代汽車網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。

車載以太網(wǎng)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性和互操作性，主要使用銅雙絞線傳輸。根據(jù)Ethernet Alliance 在2020年的預(yù)測(cè)，2021 年全球?qū)⒂谐^ 1 億輛汽車搭載以太網(wǎng)端口，部署的全部車載以太網(wǎng)端口將多達(dá)5 億個(gè)。車載以太網(wǎng)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性和互操作性，可以同時(shí)提供數(shù)據(jù)和電力傳輸，極大程度上降低車輛的成本和重量，是以太網(wǎng)近年來的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。在傳輸介質(zhì)方面，車載以太網(wǎng)主要使用銅雙絞線，由于銅雙絞線機(jī)械強(qiáng)度好、耐候性強(qiáng)、彎曲半徑小，同時(shí)無需光電轉(zhuǎn)換設(shè)備即可直接使用，因而成為數(shù)據(jù)傳輸“最后一百米”的最優(yōu)解決方案。根據(jù)以太網(wǎng)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，目前基于銅介質(zhì)的以太網(wǎng)傳輸速率主要介于10Mbit/s 至10Gbit/s之間，隨著終端形態(tài)和數(shù)據(jù)類型的不斷豐富，數(shù)據(jù)總量和傳輸要求不斷攀升到新的量級(jí)，未來基于銅介質(zhì)的以太網(wǎng)將不斷向更高傳輸速率演進(jìn)。

千兆以太網(wǎng)是高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的首選，車載以太網(wǎng)將從智能座艙等局部應(yīng)用，逐步拓展成為車內(nèi)通信主干網(wǎng)絡(luò)。車載以太網(wǎng)是目前各類總線中傳輸速率最快的通信方案。隨著汽車智能化發(fā)展，車載以太網(wǎng)技術(shù)有望率先應(yīng)用于智能駕駛及智能座艙，并在未來實(shí)現(xiàn)對(duì)整車現(xiàn)有車內(nèi)通信技術(shù)的逐步替代。車載以太網(wǎng)的發(fā)展主要可分為三個(gè)階段。第一階段為面向車載診斷系統(tǒng)和 ECU 軟件刷新的 DoIP 協(xié)議的推廣運(yùn)用，以及使用 IP 攝像頭的駕駛輔助系統(tǒng);第二階段將幾個(gè)子系統(tǒng)整合，面向車載智能座艙和智能輔助駕駛的推廣應(yīng)用，如將多媒體，駕駛輔助和診斷界面結(jié)合在一起;第三階段將使用以太網(wǎng)作為車載主干網(wǎng)絡(luò)，集成動(dòng)力總成、底盤和車身控制、智能座艙等，形成一個(gè)跨域汽車網(wǎng)絡(luò)，并逐步引入 TSN 等新一代以太網(wǎng)技術(shù)。

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