車載通信正在面臨變革

車載網(wǎng)絡(luò)正開(kāi)始從域架構(gòu)向區(qū)域架構(gòu)遷移，這種方法將使用更少的協(xié)議、更少的布線，從而簡(jiǎn)化和加速車輛中的通信，并最終降低成本。

區(qū)域架構(gòu)將車輛劃分為更易于管理和靈活的區(qū)域，但實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要時(shí)間。當(dāng)今的汽車中有太多的傳統(tǒng)技術(shù)，汽車制造商必須支持一系列協(xié)議。例如，車輛可能支持藍(lán)牙、USB、LTE 支持信息娛樂(lè)的移動(dòng)設(shè)備，以及一些內(nèi)部開(kāi)發(fā)的協(xié)議。對(duì)于攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，MIPI 是主要的協(xié)議。對(duì)于 ADAS、ECU 和傳感器融合的實(shí)時(shí)控制，它們可能會(huì)支持控制器局域網(wǎng) (CANs)、本地互連網(wǎng)絡(luò) (LINs)、以太網(wǎng)等。

實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵要素之一是更快的通信。幾年前，93% 的汽車網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度低于 100Mbps，而且其中大部分不太可能在一夜之間改變。事實(shí)上，10/100/1000BASE-T1 汽車以太網(wǎng)和低速總線（例如 CAN 及其變體）很可能將繼續(xù)為大多數(shù)低速通信提供服務(wù)。但隨著時(shí)間的推移，隨著汽車開(kāi)始根據(jù)各個(gè)區(qū)域的輸入做出更重要的決策，數(shù)千兆位的速度將被添加到車輛中以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速移動(dòng)。

圖 1:各類汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)比。來(lái)源:Keysight

是德科技汽車以太網(wǎng)技術(shù)解決方案架構(gòu)師兼規(guī)劃師 Jae Yong 表示:「汽車行業(yè)預(yù)計(jì)，汽車以太網(wǎng)不會(huì)取代所有傳統(tǒng)連接。相反，我們將繼續(xù)看到不同通信協(xié)議和方法的混合。圖 1 右上方的巨大星團(tuán)是最具活力的，也是很多創(chuàng)新發(fā)生的地方。正如我們從物理學(xué)中知道的那樣，更高的波特率會(huì)增加電干擾、噪聲源、反射、衰減和其他影響信號(hào)和這些信號(hào)中攜帶的數(shù)據(jù)的損失。數(shù)據(jù)速率越快，部署前的測(cè)試就越具有挑戰(zhàn)性和重要性。我們預(yù)計(jì)，千兆汽車以太網(wǎng)將推動(dòng)基于 IEEE 802.3ch 和 IEEE 802.3cy 標(biāo)準(zhǔn)的高速通信需求。例如，IEEE 802.3cz 小組最近發(fā)布了新的多千兆位光學(xué)汽車以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于汽車聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)有趣的時(shí)代，我們應(yīng)該期待未來(lái)會(huì)有許多挑戰(zhàn)和創(chuàng)新?！?/span>

其他人也同意這一觀點(diǎn)，認(rèn)為更快的通信更多地是一種進(jìn)化方向，而不是一次性的轉(zhuǎn)變。但這種轉(zhuǎn)變的優(yōu)勢(shì)仍然是顯著的。

西門(mén)子數(shù)字工業(yè)軟件公司混合和虛擬系統(tǒng)副總裁 David Fritz 指出，汽車以太網(wǎng)可能是該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者?！笌拰⒑芸熘С?L4 和 L5 自治的所有實(shí)現(xiàn)。此外，CAN 幀可以通過(guò)以太網(wǎng)傳輸，允許網(wǎng)關(guān)管理本地 CAN 和 CAN FD 區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，支持現(xiàn)有的 ECU。汽車以太網(wǎng)的重量和功率方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的 CAN 網(wǎng)絡(luò)。Can - FD 正逐漸成為以太網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，至于誰(shuí)將勝出，目前還沒(méi)有定論。然而，我們可以看到傳感器、執(zhí)行器和 ECU 供應(yīng)商正因?yàn)樯鲜鎏匦远苯又С制囈蕴W(wǎng)?！?/span>

Cadence 汽車解決方案集團(tuán)主管 Robert Schweiger 表示:「我們的目標(biāo)之一是用盡可能多的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——協(xié)議、控制器和物理設(shè)備——來(lái)取代專有解決方案。另一個(gè)目標(biāo)是減少不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多樣性以創(chuàng)建更加同質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。為此需要利用汽車以太網(wǎng)，例如 10BASE-T1、100BASE-T1、1000BASE-T1、10G BASE-T1?！?/span>

Schweiger 指出，區(qū)域架構(gòu)的關(guān)鍵將是車載網(wǎng)絡(luò)的整體帶寬和效率的顯著提高，區(qū)域架構(gòu)主要依賴于汽車以太網(wǎng)、ASA Motion-Link/MIPI a - phy、MIPI CSI2、MIPI DSI、POF、CAN 和 LIN?！府?dāng)然，這可能因 OEM 不同而有所不同，一些專有解決方案仍然存在?！?/span>

圖 2：區(qū)域架構(gòu)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的域方法。來(lái)源：Marvell

汽車設(shè)計(jì)不會(huì)在一夜之間發(fā)生變化。設(shè)計(jì)周期通常至少持續(xù)幾年，而某些組件和子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可能會(huì)在市場(chǎng)上停留更長(zhǎng)時(shí)間。因此，汽車網(wǎng)絡(luò)格局將繼續(xù)是協(xié)議和依賴于應(yīng)用程序的方案的混合體。其中一些將服務(wù)于非實(shí)時(shí)應(yīng)用，如信息娛樂(lè)和車內(nèi)乘員行為監(jiān)控。其他協(xié)議將支持安全和其他實(shí)時(shí)應(yīng)用。

是德科技 Automotive SerDes Technologies 解決方案架構(gòu)師和規(guī)劃師 Kevin Kershner 指出:「例如，如果駕駛員離開(kāi)車輛時(shí)無(wú)人照看兒童或?qū)櫸?，駕駛員將收到警報(bào)。OEM 正在努力簡(jiǎn)化實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，同時(shí)提高性能和通信速度，特別是在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域。」

此外，汽車行業(yè)的電氣和電子 (E/E) 架構(gòu)也在不斷發(fā)展，以支持日益復(fù)雜的需求，包括基于傳感器的駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和自動(dòng)駕駛 (AD) 應(yīng)用的作用。

「車輛內(nèi)部和周圍有豐富的顯示技術(shù)，包括高分辨率儀表板、側(cè)視鏡面板以及與消費(fèi)電子設(shè)備服務(wù)相當(dāng)?shù)男畔蕵?lè)選項(xiàng)，」Kershner 表示，「許多傳感器，包括攝像頭、激光雷達(dá)和雷達(dá)，都會(huì)捕獲高分辨率數(shù)據(jù)，然后將其與其他傳感器數(shù)據(jù)一起傳輸或聚合，以供 ADAS/AD 應(yīng)用程序進(jìn)一步處理?！?/span>

至于環(huán)視攝像頭系統(tǒng)，多個(gè)攝像頭也可以將視頻傳輸?shù)杰噧?nèi)的顯示器?！冈谶@里，應(yīng)用需求推動(dòng)了 E/E 的選擇，包括傳感器總數(shù)和傳輸數(shù)據(jù)所需的帶寬，」他說(shuō)?！高@意味著通信技術(shù)的選擇真正取決于應(yīng)用程序?？紤]到高速設(shè)備的成本、復(fù)雜性和功耗，低速功能不能使用「過(guò)度設(shè)計(jì)」的高速總線。某些技術(shù)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，而其他技術(shù)則支持多點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的效率。部分高速鏈路是對(duì)稱的，支持大功率計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的雙向通信。相比之下，其他設(shè)計(jì)是不對(duì)稱的，以支持在單一方向上需要高吞吐量的應(yīng)用 (例如，相機(jī)輸出下游，命令和控制上游)。

從域架構(gòu)到區(qū)域架構(gòu)

ECU 是車輛的基本構(gòu)建塊。它們控制各種功能，如發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行、變速箱、緊急制動(dòng)，以及其他監(jiān)控功能，如輪胎壓力和車內(nèi)氣候控制。與區(qū)域架構(gòu)不同，域架構(gòu)將各種功能分組到域中，而不考慮這些域的物理位置。在域架構(gòu)中，支持每個(gè)域的 ECU 可能分布在車輛內(nèi)部。因此，可能需要較長(zhǎng)的電纜線束來(lái)連接到這些域。

傳統(tǒng)上，OEM 在其設(shè)計(jì)中使用域架構(gòu)。域架構(gòu)中使用的主要網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是控制器局域網(wǎng) (CAN) 和本地互連網(wǎng)絡(luò) (LIN)，這兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議已被 OEM 用于執(zhí)行各種功能的實(shí)時(shí)控制。CAN (ISO 11898-1:2003) 是一種支持三種不同速度的串行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議:

低速—500 米總線長(zhǎng)度（最大）時(shí)為 125 Kbps

高速—40 米總線長(zhǎng)度（最大）時(shí)為 1 Mbps

靈活的數(shù)據(jù)速率 (CAN FD)—10 米總線長(zhǎng)度（最大）時(shí)為 15 Mbps

CAN 已被證明是可靠且成本相對(duì)較低的，可支持分布式實(shí)時(shí)控制和多路復(fù)用設(shè)備，包括 ECU。LIN (ISO 17987-2) 是 CAN 的補(bǔ)充，也是一種串行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它支持 19.2 Kbit/s 的較低數(shù)據(jù)速度，通常用于艙內(nèi)燈光控制，如調(diào)光。

隨著汽車行業(yè)整合更多的軟件和電子設(shè)備來(lái)支持軟件定義車輛和自動(dòng)駕駛，對(duì)高速通信的需求也在增加。雖然意見(jiàn)不一，但一些專家認(rèn)為，未來(lái)的自動(dòng)駕駛將需要 50Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速度，以支持各種實(shí)時(shí) ADAS 和 ECU 功能。根據(jù)以太網(wǎng)聯(lián)盟的說(shuō)法，目前以太網(wǎng)的傳輸速度為 100Gbps，在未來(lái)幾年內(nèi)有可能達(dá)到每秒 tera 比特。

隨著新技術(shù)和新功能的發(fā)展，這種情況可能會(huì)發(fā)生變化。近年來(lái)，汽車網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)從基于域的架構(gòu)發(fā)展到基于汽車以太網(wǎng)的區(qū)域架構(gòu)。

Marvell 汽車營(yíng)銷副總裁 Amir Bar-Niv 表示，電動(dòng)汽車內(nèi)電纜線束的總重量?jī)H次于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)的重量。減少電纜的長(zhǎng)度和數(shù)量可以減少車輛的總重量，提高燃油效率 (或電動(dòng)汽車的續(xù)航里程)，并簡(jiǎn)化制造過(guò)程。

同時(shí)也在努力簡(jiǎn)化通信。目前，單個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須支持一定范圍的帶寬和各種不同的協(xié)議。例如，ADAS 將推動(dòng)增加網(wǎng)絡(luò)協(xié)議帶寬的需求。

無(wú)線通信可以提供幫助，部分原因是大部分無(wú)線通信都是在汽車之外開(kāi)發(fā)和完善的。「由于無(wú)線協(xié)議通常不是針對(duì)汽車的，因此它們將進(jìn)一步集成，以支持消費(fèi)電子設(shè)備，」Arm 汽車業(yè)務(wù)部門(mén)的汽車合作主管 Bernhard Rill 解釋說(shuō)?！刚麄€(gè)行業(yè)都在努力確定如何將這些無(wú)線協(xié)議用于未來(lái)的汽車特定用例。如今，汽車使用了大量的網(wǎng)絡(luò)，催生了一種整合通信的趨勢(shì)。當(dāng)涉及到 E/E 架構(gòu)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)非常重要的關(guān)注點(diǎn)。汽車原始設(shè)備制造商正在尋找 CAN-FD 和基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，如 10BASE-T1S。此外，可互操作的 2.5Gbps 骨干以太網(wǎng)需要在大規(guī)模生產(chǎn)使用時(shí)進(jìn)行加固，高速連接將使用 PCIe 進(jìn)行相干芯片設(shè)計(jì)?！?/span>

區(qū)域架構(gòu)與域架構(gòu)

使用更高速以太網(wǎng)的區(qū)域架構(gòu)的想法正在獲得發(fā)展勢(shì)頭，因?yàn)榕c域架構(gòu)相比，它更簡(jiǎn)單、更容易制造。該技術(shù)方法使用多個(gè)區(qū)域開(kāi)關(guān)來(lái)控制各種功能。

圖 3：在區(qū)域架構(gòu)設(shè)計(jì)中，使用多個(gè)不同速度的區(qū)域開(kāi)關(guān)來(lái)控制車輛中的各種功能。來(lái)源：Keysight

位于操作系統(tǒng)和硬件之間的中間件棧將在區(qū)域架構(gòu)中變得越來(lái)越重要，許多自動(dòng)駕駛功能 (如 ADAS 和緊急制動(dòng)) 都是由中間件執(zhí)行的。服務(wù)質(zhì)量是中間件的關(guān)鍵，包括優(yōu)先處理任務(wù)關(guān)鍵、實(shí)時(shí)和時(shí)間敏感的音樂(lè)流。

Arm 的 Rill 清楚地看到，汽車 E/E 架構(gòu)將朝著區(qū)域方向發(fā)展。他指出，Arm 正在積極與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴合作，以確定如何使用區(qū)域控制器，以及可以在區(qū)域控制器上托管哪些功能，包括 ADAS 和數(shù)字艙室相關(guān)的用例?！缚紤]到汽車行業(yè)漫長(zhǎng)的發(fā)展周期，向區(qū)域架構(gòu)的過(guò)渡將需要時(shí)間?！?/span>

遺留因素

由于 OEM 目前使用的許多遺留網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使用以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換到區(qū)域架構(gòu)可能比聽(tīng)起來(lái)要困難得多。在取代遺留協(xié)議后，任何新設(shè)計(jì)都需要至少與舊協(xié)議一樣好。真正的挑戰(zhàn)是在不影響新產(chǎn)品推出的情況下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡。因此，OEM 可能有不同程度的區(qū)域轉(zhuǎn)型和時(shí)間表。

「大多數(shù)應(yīng)用程序都有延遲和/或有效負(fù)載要求，以支持車輛的操作方面，例如實(shí)時(shí)操作，例如用于高延遲/低負(fù)載的 LIN，用于低延遲/高負(fù)載的以太網(wǎng)。」英飛凌科技美洲地區(qū)車輛用戶體驗(yàn)部門(mén)高級(jí)總監(jiān) Ray Notarantonio 表示。一般來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)的大小可以滿足這些需求，這支持每個(gè)應(yīng)用程序的最佳性價(jià)比。它保證了網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)上既不會(huì)過(guò)度利用，也不會(huì)利用不足。

另一方面，計(jì)劃轉(zhuǎn)向軟件定義汽車的 OEM 將選擇區(qū)域架構(gòu)。NXP 車載網(wǎng)絡(luò)高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理 Meindert van den Beld 指出:「這種大規(guī)模的區(qū)域化將包括引入一個(gè)多 Gb、高度設(shè)計(jì)的以太網(wǎng)主干，連接更多面向安全/安全的區(qū)域模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的完全隔離，共享相同的物理資源?！?/span>

因此，與采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的 OEM 相比，初創(chuàng)公司或新 OEM 在采用區(qū)域架構(gòu)方面可能具有更大的靈活性。

瑞薩電子高性能計(jì)算、模擬和電源解決方案部門(mén)產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān) Sam Gold 表示:「區(qū)域架構(gòu)的引入很大程度上取決于單個(gè) OEM 的策略。新玩家可以更自由地修改現(xiàn)有架構(gòu)，甚至可以從頭開(kāi)始實(shí)現(xiàn)新的架構(gòu)概念。另一方面，成熟的 OEM 可能面臨強(qiáng)烈的傳統(tǒng)依賴，并且擁有各種各樣的汽車模型，具有強(qiáng)烈的相互依賴性。這導(dǎo)致只能應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或體系結(jié)構(gòu)的邊際或漸進(jìn)變化。降低線束的成本、復(fù)雜性和重量是所有 OEM 的共同目標(biāo)。在這方面，線束的自動(dòng)化與手工制造也是一個(gè)很大的成本因素?！?/span>

區(qū)域安全問(wèn)題

安全仍然是汽車領(lǐng)域的一個(gè)大問(wèn)題，雖然理論上區(qū)域架構(gòu)更容易監(jiān)管，但在 CAN、LIN、以太網(wǎng)和其他技術(shù)組合的轉(zhuǎn)型階段，可能會(huì)產(chǎn)生新的漏洞。這意味著 OEM 需要做更多的工作來(lái)降低網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

是德科技自動(dòng)駕駛汽車業(yè)務(wù)線產(chǎn)品經(jīng)理 Carrie Browen 表示：「隨著汽車行業(yè)不斷適應(yīng)日益復(fù)雜的顯示器和連接需求，復(fù)雜性已成為新常態(tài)。隨著車輛內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)變得更快、更復(fù)雜，他們需要更高水平的測(cè)試以確保功能的一致性。這不僅僅是一種奢侈，而且是確保每個(gè)界面免受網(wǎng)絡(luò)威脅的必要條件。例如，隨著汽車中通過(guò) CAN、藍(lán)牙、汽車以太網(wǎng)、SerDes、無(wú)線、蜂窩等方式的連接越來(lái)越多，信息被破壞的可能性也越來(lái)越大，并成為潛在的威脅接口。因此，在設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和生產(chǎn)過(guò)程中，必須遵守相關(guān)法規(guī) (ISO/SAE 21434 和 UN-R155) 并對(duì)網(wǎng)絡(luò)本身進(jìn)行驗(yàn)證?！?/span>

英飛凌的 Notarantonio 對(duì)此表示贊同。「網(wǎng)絡(luò)安全多年來(lái)一直是車輛的標(biāo)準(zhǔn)配置。消息通過(guò)安全域中的硬件安全模塊和專用軟件進(jìn)行身份驗(yàn)證。CAN 和 CAN-FD 網(wǎng)絡(luò)是最先增加安全性的網(wǎng)絡(luò)，并且自那時(shí)起安全性才不斷擴(kuò)大。如今，人們正在做出各種選擇來(lái)保護(hù)新網(wǎng)絡(luò)，例如車輛上的以太網(wǎng)，選擇 MACSEC 或 IPSEC，但沒(méi)有什么是不安全的?！?/span>

與此同時(shí)，隨著車輛的連接越來(lái)越多，汽車網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須具有強(qiáng)制性的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)管理。

瑞薩電子的 Gold 表示，「OEM 應(yīng)該開(kāi)發(fā)縱深防御，但也要實(shí)現(xiàn)加密敏捷性。縱深防御應(yīng)考慮對(duì)車輛外部通信 (如 TLS、外部 I/F 認(rèn)證) 和內(nèi)部通信 (如 IDS/IPS、TLS、MACsec、IPsec、SecOC) 的保護(hù)。車輛安全運(yùn)營(yíng)中心可以對(duì)上述保護(hù)機(jī)制的安全日志進(jìn)行分析，并在必要時(shí)通過(guò)無(wú)線固件部署安全補(bǔ)丁，以減輕對(duì)車輛汽車網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)威脅。由于更長(zhǎng)的密鑰長(zhǎng)度和/或密碼系統(tǒng)被破壞，應(yīng)該考慮使用 Crypt 敏捷性來(lái)支持汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議更新。后量子加密正在被考慮作為下一代算法。應(yīng)該定義適當(dāng)?shù)捏w系結(jié)構(gòu)來(lái)防止安全瓶頸 (例如，分布式安全處理)?！?/span>

OEM 的布局情況

雖然很難預(yù)測(cè) OEM 何時(shí)會(huì)實(shí)現(xiàn) 100% 的以太網(wǎng)，但大多數(shù) OEM 都在當(dāng)前和未來(lái)的設(shè)計(jì)中使用以太網(wǎng)。Marvell 的 Bar-Niv 表示，在未來(lái)幾年，采用率將會(huì)加快。

圖 4：區(qū)域架構(gòu)的采用預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年內(nèi)加速。來(lái)源：Marvell

寶馬是最早在其車輛中采用以太網(wǎng)的公司之一。2021 年，它在其量產(chǎn)車型 BMW iX 中引入了千兆以太網(wǎng)。如今，以太網(wǎng)已用于所有生產(chǎn)型號(hào)。

與其他 OEM 一樣，現(xiàn)代汽車報(bào)告稱其使用 CAN 和以太網(wǎng)的混合模型。其 Kona 和 Santa Fe 就是使用以太網(wǎng)支持 OTA 的示例。梅賽德斯-奔馳采用以太網(wǎng)和 CAN/LIN 的結(jié)合。2013 年，其 222 款 (s 級(jí)) 車型使用 CAN 和 LIN 2.1 作為大多數(shù)控制，同時(shí)使用以太網(wǎng)作為信號(hào)燈。到 2020 年，梅賽德斯-奔馳的 223 款 (s 級(jí)) 車型已經(jīng)使用以太網(wǎng)在主要領(lǐng)域之間進(jìn)行通信。從 2024 年開(kāi)始，奧迪將推出基于分散式 Premium Platform Electric 的全新 E/E 架構(gòu) (E3)，該架構(gòu)將使用包括高速骨干網(wǎng)在內(nèi)的以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。

雖然大多數(shù) OEM 都在其設(shè)計(jì)中融入了以太網(wǎng)，但豐田車型目前還不支持以太網(wǎng)。

與此同時(shí)，美國(guó)的 OEM 正在轉(zhuǎn)向區(qū)域架構(gòu)。英飛凌的 Notarantonio 表示，「區(qū)域方法的一部分是將高性能計(jì)算中心與制造汽車的所有功能連接起來(lái)，并通過(guò)將更多功能集成到單個(gè)區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種集成有助于降低材料成本和線束復(fù)雜性?！?/span>

此外，這些 OEM 正在超越簡(jiǎn)單地增加一個(gè)功能或增加一個(gè) ECU，因?yàn)檫@是線束和軟件復(fù)雜性的主要貢獻(xiàn)者。

日本的目標(biāo)也類似。但在那里，OEM 選擇了基于領(lǐng)域的架構(gòu)來(lái)制造他們的汽車?！笩o(wú)論哪種情況，它們都允許在中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行大部分更新，而在區(qū)域或域進(jìn)行有限的更新，但軟件定義車輛是減少軟件和線束復(fù)雜性的未來(lái)途徑，」Notarantonio 說(shuō)。

未來(lái)愿景

基于 OEM 目前的做法，可以肯定的是，區(qū)域架構(gòu)將繼續(xù)獲得動(dòng)力。除了簡(jiǎn)化汽車設(shè)計(jì)之外，區(qū)域汽車架構(gòu)還為供應(yīng)鏈創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)。

是德科技自動(dòng)駕駛汽車業(yè)務(wù)線解決方案支持部門(mén) Mei Ching (Maggie) Lim 指出:「區(qū)域架構(gòu)是降低汽車網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的潛在解決方案，通過(guò)將汽車電子系統(tǒng)組織成區(qū)域，讓 OEM 簡(jiǎn)化布線和通信路徑，每個(gè)區(qū)域處理特定功能，從而節(jié)省成本、提高效率和提高可靠性。主要目標(biāo)是減少電纜線束的重量和復(fù)雜性，這與使用高速通信技術(shù)提高數(shù)據(jù)吞吐量的需求相矛盾。」

此外，使用內(nèi)聯(lián)連接器連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)段，要求長(zhǎng)距離通信通道操作，對(duì)電氣性能提出了嚴(yán)格的要求?！高@意味著新興標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格定義允許的信道損耗，測(cè)試方法必須驗(yàn)證性能，」Lim 說(shuō)?！笐?yīng)用需求決定了 E/E 架構(gòu)的選擇。將各種傳感器聚合到單個(gè)鏈路上以減少電纜重量和成本，從而導(dǎo)致更高的吞吐量要求。提高效率和可靠性以及減輕重量是重要的驅(qū)動(dòng)因素。然而，區(qū)域架構(gòu)是否會(huì)成為主導(dǎo)取決于許多因素，包括技術(shù)進(jìn)步、行業(yè)采用和汽車生態(tài)系統(tǒng)不斷發(fā)展的需求。自主性水平、連接性需求和成本考慮都是影響因素。汽車行業(yè)是動(dòng)態(tài)的，汽車架構(gòu)的演變將取決于持續(xù)的技術(shù)發(fā)展以及這些概念在實(shí)際應(yīng)用中的成功實(shí)施?！?/span>

此外，除了 ECU、網(wǎng)絡(luò)和 UTP/STP 布線整合之外，區(qū)域體系結(jié)構(gòu)還保證了可擴(kuò)展性，與分布式/基于域的體系結(jié)構(gòu)相比，有助于降低總體成本。Cadence 的 Schweiger 補(bǔ)充說(shuō):「OTA 軟件升級(jí)使 OEM 能夠在車輛生命周期內(nèi)提供額外的功能或服務(wù)，而區(qū)域架構(gòu)將顯著改善 OTA 流程?！?/span>

圖 5：在不久的將來(lái)，域架構(gòu)和區(qū)域架構(gòu)將共存。來(lái)源：英飛凌

雖然區(qū)域架構(gòu)被廣泛認(rèn)為是未來(lái)的趨勢(shì)，但轉(zhuǎn)型需要時(shí)間。一些 OEM 正在全速前進(jìn)，而另一些 OEM 則繼續(xù)支持域架構(gòu)。因此，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，汽車設(shè)計(jì)中可能會(huì)繼續(xù)使用多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。