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01
前言
在汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化的大背景下，ADAS技術(shù)的不斷革新、車(chē)載多媒體持續(xù)推進(jìn)、各種智能化功能的推陳出新以及大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等一系列技術(shù)的發(fā)展，極大推進(jìn)了車(chē)載網(wǎng)絡(luò)容量需求的爆發(fā)式發(fā)展。CAN或FlexRay等傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足新需求，車(chē)載以太網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。
02
傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)介紹
當(dāng)前主流的傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)主要包括CAN、LIN、FlexRay和MOST。
CAN: Controller Area Network
一種用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的串行通訊協(xié)議總線，它可以使用雙絞線來(lái)傳輸信號(hào)，是世界上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN協(xié)議用于汽車(chē)中各種不同元件之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線束。該協(xié)議的健壯性使其用途延伸到其他自動(dòng)化和工業(yè)應(yīng)用。CAN主要用于車(chē)上控制數(shù)據(jù)傳輸，是現(xiàn)役車(chē)載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，最大傳輸速度為1Mb/s。
LIN: Local Interconnect Network
一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN 的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)(例如CAN總線)提供輔助功能，因此LIN總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)。它主要用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬、性能或容錯(cuò)功能要求較低的汽車(chē)功能模塊，如車(chē)窗、天窗、座椅控制等，最大傳輸速度為20 Kb/s。
FlexRay
繼CAN和LIN之后的新一代汽車(chē)控制總線技術(shù)，是一種用于汽車(chē)的高速、可確定性的，具備故障容錯(cuò)能力的總線技術(shù)，它將事件觸發(fā)和時(shí)間觸發(fā)兩種方式相結(jié)合，具有高效的網(wǎng)絡(luò)利用率和系統(tǒng)靈活性特點(diǎn)，可以作為新一代汽車(chē)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)絡(luò)。和CAN/LIN同屬于共享式總線技術(shù)，帶寬可達(dá)100Mbps，主要用于中高端車(chē)中的線控系統(tǒng)（如懸架控制、變速箱控制、制動(dòng)器控制等）、汽車(chē)的動(dòng)力總成系統(tǒng)和主動(dòng)安全系統(tǒng)等。
MOST: Media Oriented System Transport
MOST總線是作為寶馬公司、戴姆勒克萊斯勒（DaimlerChrysler）公司、Harman/Becker公司（音響系統(tǒng)制造商）和 Oasis Silicon Systems公司之間的一項(xiàng)聯(lián)合。其后不久（1998年），參與各方建立了一個(gè)自主的實(shí)體，即MOST公司，由它控制總線的定義工作。MOST總線采用光纖作為物理層的傳輸介質(zhì)，專門(mén)用于滿足要求嚴(yán)格的車(chē)載環(huán)境，在車(chē)載多媒體數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用較多。
傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)對(duì)比表：
03
車(chē)載以太網(wǎng)介紹
車(chē)載以太網(wǎng)是一種用以太網(wǎng)連接車(chē)內(nèi)電子單元的新型局域網(wǎng)技術(shù)，沿用了消費(fèi)領(lǐng)域以太網(wǎng)技術(shù)的成熟體系結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)，比如帶寬高、擴(kuò)展性強(qiáng)、技術(shù)成熟、低成本等，針對(duì)汽車(chē)環(huán)境進(jìn)行了特殊的優(yōu)化和適應(yīng)。與普通的以太網(wǎng)使用4對(duì)非屏蔽雙絞線（UTP）電纜不同，車(chē)載以太網(wǎng)在單對(duì)非屏蔽雙絞線上可實(shí)現(xiàn)100 Mbit/s甚至1 Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足了汽車(chē)行業(yè)對(duì)高可靠性、低電磁輻射、低功耗、帶寬分配、低延遲以及同步實(shí)時(shí)性等方面的要求。應(yīng)用場(chǎng)景包括高質(zhì)量的車(chē)載多媒體系統(tǒng)、汽車(chē)診斷與維護(hù)、智能駕駛、車(chē)內(nèi)通信、遠(yuǎn)程控制等。
優(yōu)勢(shì)：
低成本下的高帶寬：
傳統(tǒng)CAN通信速率是1Mb/s，F(xiàn)lexray可以到達(dá)10Mb/s，車(chē)載以太網(wǎng)從100Mb/s起步，向上發(fā)展可到5Gb/s甚至更高。車(chē)載以太網(wǎng)可用單對(duì)的非屏蔽雙絞線進(jìn)行信號(hào)傳輸，在滿足高帶寬傳輸?shù)耐瑫r(shí)，減輕電纜重量，降低連接成本。基于星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，隨著趨勢(shì)的發(fā)展，成本會(huì)越來(lái)越低。
成熟豐富的通信協(xié)議：
傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)支持的通信協(xié)議都較為單一，而以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展悠久，其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都是現(xiàn)成可供使用的協(xié)議，車(chē)載以太網(wǎng)可以同時(shí)支持AVB、TCP/IP、DOIP、SONIP等多種協(xié)議或應(yīng)用形式，車(chē)載應(yīng)用只需針對(duì)不同層次的協(xié)議作少量適配即可應(yīng)用。
易平臺(tái)化：
以太網(wǎng)技術(shù)著重分層思想，例如底層使用百兆以太網(wǎng)還是千兆以太網(wǎng)，并不影響其上層的TCP協(xié)議，這就為平臺(tái)化提供了良好的土壤。高端車(chē)型和入門(mén)車(chē)型可以方便的在某一層替換，而不影響其他層的應(yīng)用。
可靠性高：
在傳輸過(guò)程中具有高速和高可靠性，能夠滿足汽車(chē)行業(yè)對(duì)可靠性的要求。
挑戰(zhàn)：
各類標(biāo)準(zhǔn)的完善、市場(chǎng)上各類配套開(kāi)發(fā)以及測(cè)試技術(shù)的提升都還有很長(zhǎng)的一段路需要走，且相關(guān)開(kāi)發(fā)工具、配套測(cè)試裝備的相對(duì)匱乏也將成為現(xiàn)階段車(chē)載以太網(wǎng)推進(jìn)的最大難題。此外，車(chē)載以太網(wǎng)的引入，將給汽車(chē)帶來(lái)新的數(shù)據(jù)信息安全風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)應(yīng)對(duì)措施也值得開(kāi)發(fā)人員的思考。
04
總結(jié)
隨著智能汽車(chē)的發(fā)展，相信車(chē)載以太網(wǎng)將會(huì)更加廣泛地應(yīng)用。車(chē)載以太網(wǎng)或許不會(huì)徹底顛覆傳統(tǒng)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)不僅價(jià)格低廉、久經(jīng)考驗(yàn)而且性能穩(wěn)定，尤其是CAN、LIN，這兩種網(wǎng)絡(luò)在許多方面還保持著對(duì)以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。汽車(chē)電子元件多元化也意味網(wǎng)絡(luò)模式的多元化。以太網(wǎng)的目標(biāo)不是去顛覆原本沒(méi)有問(wèn)題的地方，而是填補(bǔ)新形勢(shì)下的需求空白。
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