由于汽車需要面對多種不同的路面及駕駛情況，因此車內的電子系統(tǒng)必須采用多種不同的網絡標準，才可滿足不同的性能要求。為了更好地滿足不同網絡標準的要求，車內電子系統(tǒng)的互連網絡便一直朝著網中網模式的路向發(fā)展。網中網模式基本上以遠程信息控制單元(TCU)為硬件，是連接車內電子系統(tǒng)所有通信網絡的硬件接口。至于軟件方面，傳輸控制協(xié)議/因特網協(xié)議(TCP/IP)的應用層可視為連接車內不同通信網絡的通用軟件，讓我們可以通過網絡操控車內的所有電子裝置。應用軟件只要利用傳輸控制協(xié)議/因特網協(xié)議作為通用接口，便可與其它節(jié)點上的應用程序完全運作互通。

　　本文主要介紹網中網設計的分層式軟件結構，以及講述網中網如何利用其分層式軟件支持新一代汽車的電子裝置，其中包括汽車電子系統(tǒng)控制(動力傳動、車速排檔、空調/暖風系統(tǒng)等)、音像娛樂系統(tǒng)、移動電話及因特網接入系統(tǒng)，以滿足未來一代駕駛者的要求。

分層通信協(xié)議

　　分層的結構可提高通信協(xié)議的靈活性及可延展性。某一功能層可將其具體實施情況的數(shù)據收藏起來，以免較高級的功能取得這些數(shù)據，以確保這些高級功能不會受其它功能的執(zhí)行方式所影響。例如，文件傳送協(xié)議甚至可能不知道究竟是采用光纖、有線還是無線技術傳送有關數(shù)據。只要所有數(shù)據鏈路協(xié)議都采用同一的協(xié)議，較高層的協(xié)議便可改用任何一個協(xié)議。

　　圖 1 顯示分層通信協(xié)議只要為編程人員提供高級應用程序編程接口 (API)，便可簡化軟件的設計。若編程人員想傳送文件，高級文件傳送協(xié)議可以為其提供一組最簡單的服務，讓編程人員可以列明文件服務器名稱、源文件名稱、目的文件名稱等。

　　從應用軟件編程人員的角度看，應用程序編程接口可以視為高度簡化的用戶接口，能夠不受其它功能層的影響獨立處理與數(shù)據通信有關的所有麻煩問題。應用程序編程接口是一條理想的虛擬連接，讓編程人員無需理會奇偶錯誤、流量控制等細節(jié)。編程人員只需提供建立連線所必要的信息。

　　當數(shù)據通信達到某一層級之后，我們便必須為傳送的數(shù)據提供一條物理連線，但應用程序編程接口與物理層之間的功能層可以處理所有底層的操作，以便支持這條虛擬連線。

　　這個模型分為以下四層：

　　● 應用程序層：為應用軟件提供可以直接使用的協(xié)議，其中包括文件傳送協(xié)議(FTP)、簡單郵件傳送協(xié)議(SMTP)、超文本傳輸協(xié)議 (HTTP) 等。

　　● 傳輸層：傳輸控制協(xié)議 (TCP) 采用雙向的端至端連線，可以傳送 TCP 信息段。用戶數(shù)據報協(xié)議(UDP) 采用報文傳送的模型，以收發(fā) UDP 數(shù)據報。

　　● 網絡層：負責通過網絡傳送及收發(fā)信息包。大部分網絡層都采用因特網協(xié)議 (IP)，以傳送稱為 IP 數(shù)據報的信息包。

　　● 物理層：這是連接數(shù)據鏈路硬件的接口。協(xié)議堆棧有不同的功能層，這一層真正負責將數(shù)據載入通信外圍設備寄存器及存儲緩沖器或從中取出?？刂破鲄^(qū)域網(CAN)及以太網等網絡都采用公共電纜網絡連系標準。稱為微微網(piconet)的藍牙射頻網絡是無線耳機、手機免持聽筒遠程控制系統(tǒng)及其它短程音頻/數(shù)據通信系統(tǒng)等普遍采用的無線通信網絡。無線紅外線通信系統(tǒng)則普遍采用 IrDA 標準。

　　每一功能層無需知道其上下層的操作方式。事實上，每一功能層必須不受這些操作方式的影響，才可與不同功能層的其它服務在運作上互通。例如，網絡層只負責將信息包由信源傳送至目的地，本身并不知道也無需理會這些信息包是利用單向UDP數(shù)據報通信方式還是雙向 TCP 連線傳送信息。

　　分層協(xié)議具有較大的延展性，因為按照協(xié)議規(guī)定，所有鏈路必須采用模塊式結構及標準接口。若果有人發(fā)明了一種全新的數(shù)據鏈路技術，并想在新媒體內運行協(xié)議的全部堆棧，那么他只需編寫一套兼容的物理層驅動程序便可。其它的功能層全部無需更改，因此技術的換代更新變得非常簡單容易。

網中網模型

　　由于不同的情況有不同的要求，因此未來一代的汽車需要為其電子系統(tǒng)裝設多種不同的通信網絡，以確保其穩(wěn)定性及帶寬都可滿足不同情況的要求。我們只要采用分層協(xié)議及中央網關處理器，便可解決不同網絡之間的相互通信問題。

　　以下是新一代汽車可能會裝設的車內通信網絡：

　　● 控制器區(qū)域網：這種中頻頻帶網絡具有高度可靠的特性，是幾乎所有汽車都必定裝設的標準網絡。

　　● 藍牙微微網：這是專為移動電話及筆記本電腦而設的中頻頻帶無線通信網絡，也是幾乎所有汽車都必定裝設的標準網絡。

　　● 音像網絡：這是專為播放音像制作的高頻頻帶網絡，目前市場上有多種不同的適用協(xié)議，其中包括國內數(shù)據總線 (Domestic Data Bus, D2B)、FireWire (IEEE 1394)、媒體導向系統(tǒng)傳輸 (Media Oriented Systems Transport, MOST) 以及移動媒體鏈路 (Mobile Media Link, MML) 等。

　　● 低成本有線網絡：這是一種采用通用異步收發(fā)器的網絡，而且還配備 I2C、SPI 及 MicroWire 等接口，使不同芯片可以獲得直接的總線連系，因此是最適合小鍵盤、顯示屏及傳感器采用的低成本接口。

　　● 低成本無線網絡：這是采用 ZigBee 或其它專用網絡的低頻頻帶無線網絡，可為輪胎胎壓傳感器、報警與門鎖的射頻遠程控制鍵以及其它電子系統(tǒng)提供低成本的無線連系。

　　未來一代的車內電子系統(tǒng)互連網絡一般都會采用多種不同的控制器區(qū)域網。這些控制器區(qū)域網主要分為高速與低速兩種。速度低至10kbps~125kbps的低速網絡可為不同控制裝置提供聯(lián)系，例如啟動器可以通過網絡控制倒后鏡的移動角度，而尾燈群組則可利用這些網絡縮短互連線路。此外，速度高達 126kbps~1Mbps的高速控制器區(qū)域網可支持性能要求較高的重要功能如動力傳動控制。

如何為汽車電子系統(tǒng)建立網絡連系

　　圖2 顯示可讓用戶進入汽車電子系統(tǒng)互連網絡進行診斷的無線遠程接口系統(tǒng)，其中的遠程信息控制單元可以利用極具成本效益的芯片制造。