10BASE-T1S推動車載網(wǎng)絡(luò)的革命

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

多年來，市場上已經(jīng)制定了幾種主要（或?qū)ｉT）用于車載網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議

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

雖然每種協(xié)議都有獨特的屬性，但由于架構(gòu)的不斷變化和車載網(wǎng)絡(luò) (IVN) 內(nèi)傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)，這些協(xié)議仍然難以滿足當今汽車的需求。因此，汽車制造商正在尋找新的方案來提供必要的性能和帶寬。

汽車以太網(wǎng)

以太網(wǎng)曾是一種顯而易見的選擇，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(yīng)用于汽車有一個顯著的缺點，就是無法以時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多路訪問/沖突檢測 (CSMA/CD) 協(xié)議導致的。

為了使汽車行業(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。這種汽車專用協(xié)議版本被稱為10BASE-T1S，它用物理層沖突避免 (PLCA) 取代了 CSMA/CD，以實現(xiàn)對于線控驅(qū)動和先進駕駛輔助系統(tǒng) (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，汽車以太網(wǎng)越來越廣泛地用于車載信息娛樂系統(tǒng)和 ADAS 系統(tǒng)。以太網(wǎng)對于實現(xiàn)諸如車輛到車輛 (V2V) 和車輛到基礎(chǔ)設(shè)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。

隨著車輛越來越依賴數(shù)據(jù)驅(qū)動，對更高帶寬的需求也將不斷增長，以支持自動駕駛、高清/4K 視頻流和增強現(xiàn)實應(yīng)用等先進功能。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)必須提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速率。未來的汽車以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具備超低延遲，以實現(xiàn)自動駕駛的快速決策和響應(yīng)。

車輛架構(gòu)和成像方案

對于汽車制造商來說，車輛內(nèi)不同子系統(tǒng)的組織和互連是需要考慮的重要因素。通常，子系統(tǒng)按功能（例如，傳動系統(tǒng)、底盤、舒適度）進行組織，而與它們在汽車中的位置無關(guān)。這會導致布線數(shù)量增多，從而增加車輛的成本和重量。

近來，首選方法是根據(jù)子系統(tǒng)在汽車中的位置將其“分區(qū)”。這導致了非相似功能的聚集，通常根據(jù)車內(nèi)位置命名，例如“右前”、“左后”或類似的名稱。分區(qū)架構(gòu)兼具擴展性和靈活性，能夠相對輕松地執(zhí)行刪除、添加或升級子系統(tǒng)等更改。它還允許部署冗余和容錯元件，這對于實現(xiàn)關(guān)鍵系統(tǒng)所需的功能安全級別至關(guān)重要。

雖然分區(qū)架構(gòu)的設(shè)計減少了對布線的需求，但也顯著增加了車載網(wǎng)絡(luò)骨干傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，需要更高的帶寬、性能和低延遲。為實現(xiàn)自動緊急制動 (AEB) 等 ADAS 功能，傳感器和控制電子器件遍布整個汽車，安全可靠的系統(tǒng)運行依賴于時間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN)，以消除任何延遲差異。即使是依賴多個麥克風的車艙內(nèi)降噪等系統(tǒng)，也需要時間敏感網(wǎng)絡(luò)才能正確運行。

毫無疑問，確定性 (10BASE-T1S) 以太網(wǎng)將在未來車輛中發(fā)揮重要作用，特別是在分區(qū)架構(gòu)的骨干網(wǎng)絡(luò)方面。MOST 和 FlexRay 等協(xié)議不太可能在新設(shè)計中使用，但預計 LIN 和 CAN 將繼續(xù)發(fā)揮作用，特別是在各個“分區(qū)”內(nèi)。

此外，還將繼續(xù)進一步制定其他協(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)議對于當今汽車中 ADAS 和信息娛樂系統(tǒng)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 SerDes 聯(lián)盟 (ASA) 正在開發(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，并實現(xiàn)攝像頭的非對稱以太網(wǎng)，其中涉及以高帶寬進行發(fā)送、以較低帶寬進行接收。但最重要的架構(gòu)變化是 CAN 將不再作為主要車輛通信骨干的默認協(xié)議，而是由以太網(wǎng)承擔這一角色。

安森美與車載網(wǎng)絡(luò)

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

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