10BASE-T1S推動(dòng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的革命

如今，車(chē)輛的復雜性正迅速增加，通過(guò)部署大量的傳感器、處理器和執行器來(lái)提升功能、安全性和效率。隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，對車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統的需求也與日俱增，需要更高的帶寬和更低的延遲通信來(lái)確保功能和安全。

多年來(lái)，市場(chǎng)上已經(jīng)制定了幾種主要（或專(zhuān)門(mén)）用于車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的協(xié)議

圖 1：許多用于車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的通信協(xié)議已被制定出來(lái)

雖然每種協(xié)議都有獨特的屬性，但由于架構的不斷變化和車(chē)載網(wǎng)絡(luò ) (IVN) 內傳輸的大量數據，這些協(xié)議仍然難以滿(mǎn)足當今汽車(chē)的需求。因此，汽車(chē)制造商正在尋找新的方案來(lái)提供必要的性能和帶寬。

汽車(chē)以太網(wǎng)

以太網(wǎng)曾是一種顯而易見(jiàn)的選擇，因為它在計算領(lǐng)域被廣泛采用，帶寬相對較高，成本合理。然而，它應用于汽車(chē)有一個(gè)顯著(zhù)的缺點(diǎn)，就是無(wú)法以時(shí)間敏感模式或確定性模式運行。這是由于以太網(wǎng)運行所固有的載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖突檢測 (CSMA/CD) 協(xié)議導致的。

為了使汽車(chē)行業(yè)能夠利用以太網(wǎng)的優(yōu)勢，已經(jīng)制定出一種新的協(xié)議。這種汽車(chē)專(zhuān)用協(xié)議版本被稱(chēng)為10BASE-T1S，它用物理層沖突避免 (PLCA) 取代了 CSMA/CD，以實(shí)現對于線(xiàn)控驅動(dòng)和先進(jìn)駕駛輔助系統 (ADAS) 至關(guān)重要的確定性運行。

由于具備高帶寬和低延遲的特性，汽車(chē)以太網(wǎng)越來(lái)越廣泛地用于車(chē)載信息娛樂(lè )系統和 ADAS 系統。以太網(wǎng)對于實(shí)現諸如車(chē)輛到車(chē)輛 (V2V) 和車(chē)輛到基礎設施 (V2I) 通信等連接功能發(fā)揮重要作用，這對提升安全管理至關(guān)重要。

隨著(zhù)車(chē)輛越來(lái)越依賴(lài)數據驅動(dòng)，對更高帶寬的需求也將不斷增長(cháng)，以支持自動(dòng)駕駛、高清/4K 視頻流和增強現實(shí)應用等先進(jìn)功能。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )必須提供更快的數據傳輸速率。未來(lái)的汽車(chē)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )還應具備超低延遲，以實(shí)現自動(dòng)駕駛的快速決策和響應。

車(chē)輛架構和成像方案

對于汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)，車(chē)輛內不同子系統的組織和互連是需要考慮的重要因素。通常，子系統按功能（例如，傳動(dòng)系統、底盤(pán)、舒適度）進(jìn)行組織，而與它們在汽車(chē)中的位置無(wú)關(guān)。這會(huì )導致布線(xiàn)數量增多，從而增加車(chē)輛的成本和重量。

近來(lái)，首選方法是根據子系統在汽車(chē)中的位置將其“分區”。這導致了非相似功能的聚集，通常根據車(chē)內位置命名，例如“右前”、“左后”或類(lèi)似的名稱(chēng)。分區架構兼具擴展性和靈活性，能夠相對輕松地執行刪除、添加或升級子系統等更改。它還允許部署冗余和容錯元件，這對于實(shí)現關(guān)鍵系統所需的功能安全級別至關(guān)重要。

雖然分區架構的設計減少了對布線(xiàn)的需求，但也顯著(zhù)增加了車(chē)載網(wǎng)絡(luò )骨干傳輸的數據量，需要更高的帶寬、性能和低延遲。為實(shí)現自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB) 等 ADAS 功能，傳感器和控制電子器件遍布整個(gè)汽車(chē)，安全可靠的系統運行依賴(lài)于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò ) (TSN)，以消除任何延遲差異。即使是依賴(lài)多個(gè)麥克風(fēng)的車(chē)艙內降噪等系統，也需要時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )才能正確運行。

毫無(wú)疑問(wèn)，確定性 (10BASE-T1S) 以太網(wǎng)將在未來(lái)車(chē)輛中發(fā)揮重要作用，特別是在分區架構的骨干網(wǎng)絡(luò )方面。MOST 和 FlexRay 等協(xié)議不太可能在新設計中使用，但預計 LIN 和 CAN 將繼續發(fā)揮作用，特別是在各個(gè)“分區”內。

此外，還將繼續進(jìn)一步制定其他協(xié)議，包括 MIPI 聯(lián)盟的攝像頭串行接口2 (CSI-2) 和顯示器串行接口 (DSI-2)，這些協(xié)議對于當今汽車(chē)中 ADAS 和信息娛樂(lè )系統連接高分辨率攝像頭、傳感器和顯示器至關(guān)重要。另外，MIPI 聯(lián)盟和汽車(chē) SerDes 聯(lián)盟 (ASA) 正在開(kāi)發(fā)標準化 SerDes 方案。作為此次合作的一部分，我們還在研究提高 MIPI 協(xié)議的安全性，并實(shí)現攝像頭的非對稱(chēng)以太網(wǎng)，其中涉及以高帶寬進(jìn)行發(fā)送、以較低帶寬進(jìn)行接收。但最重要的架構變化是 CAN 將不再作為主要車(chē)輛通信骨干的默認協(xié)議，而是由以太網(wǎng)承擔這一角色。

安森美與車(chē)載網(wǎng)絡(luò )

安森美深耕車(chē)載網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域30余年，擁有廣泛的產(chǎn)品組合，并提供值得信賴(lài)的客戶(hù)支持和應用支持。我們的產(chǎn)品組合涵蓋現有所有主流的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，例如 LIN、CAN 和 FlexRay，同時(shí)我們繼續提供不斷增強的 IP 以更好地滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)的要求和需求。

隨著(zhù) 10BASE-T1S 以太網(wǎng)對汽車(chē)行業(yè)的重要性不斷增加，我們會(huì )將大部分開(kāi)發(fā)資源集中于此。繼最近發(fā)布的方案之后，我們正在開(kāi)發(fā)具有更高性能的第二代產(chǎn)品，以幫助行業(yè)持續推動(dòng)分區架構和自動(dòng)駕駛技術(shù)。