[整车] 电子电器架构(E/E)演化 —— 车载以太网

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我是穿拖鞋的汉子,魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。
老规矩,分享一段喜欢的文字,避免自己成为高知识低文化的工程师:
“屏蔽力是信息过载时代一个人的特殊竞争力,任何消耗你的人和事,多看一眼都是你的不对。非必要不费力证明自己,无利益不试图说服别人,是精神上的节能减排。 无人问津也好,技不如人也罢,你都要试着安静下来,去做自己该做的事.而不是让内心的烦躁、焦虑、毁掉你本就不多的热情和定力。”
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文章大体有如下内容:
1、车载以太网现状
2、车载以太网发展回顾
3、车载以太网优势
4、车载以太网应用场景
一、车载以太网现状
“车载以太网发展大幅落后计算机以太网,技术提升潜力巨大”
车载以太网技术目前已经得到了广泛应用,越来越多的汽车制造商和零部件供应商将其作为汽车通信网络的重要组成部分。车载以太网技术的应用场景不断拓展,不仅限于汽车内部通信,还将应用于智能交通、车联网等领域。
然而,车载以太网的推进仍面临一些挑战。例如,相关开发工具和配套测试装备的相对匮乏,以及车载以太网引入带来的新的数据信息安全风险等。此外,车载以太网标准化和规范化工作仍需进一步完善和落地。
尽管面临这些挑战,车载以太网技术的发展趋势仍然明显。未来,车载以太网将具备更高的数据传输速率、更低的传输延迟和更强的抗干扰能力,以适应汽车智能化、电动化、网联化的发展趋势。车载以太网产业的发展需要整个产业链的协同合作,未来汽车制造商、零部件供应商、技术研发机构等将加强合作,共同推动车载以太网产业的发展。
计算机侧以太网技术应用已相当成熟,技术迭代速度快。自1980年第一个以太网标准协议公布以来,以太网在计算机领域得到广泛应用,传输速度不断提高。如2010年出现的单链路以太网,其连接速度从10Gbp升至100Gbps,十年速度提升十倍。传输速度的更新迭代远远快于车内通信网络。
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车内通信网络受限于早期汽车功能需求不足,其带宽速率发展落后于计算机以太网,通过逐步解决车规可靠性及成本问题有望快速提升传输速率。
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二、车载以太网发展回顾
车载以太网的发展历程可以追溯到2011年,当时博通公司开发出了汽车用的以太网芯片和整体解决方案。这个解决方案通过BroadR-Reach技术成功解决了车规要求的EMC问题,并且提出单对非屏蔽双绞线方案,将传统线束重量减轻30%。
随着汽车行业对通信带宽需求的不断增加,以太网技术开始被广泛应用于车载通信领域。2012年,OPEN Alliance组织成立,旨在推广车载以太网技术标准。该组织由博通、恩智浦、飞思卡尔、哈曼、宝马等汽车业界巨头组成,目前已有众多汽车厂商加入。
车载以太网的发展过程中,IEEE组织发挥了重要作用。IEEE制定了车载以太网的相关标准,如802.3bw、802.3ap等。这些标准规范了车载以太网的物理层和数据链路层,为车载以太网的互操作性和兼容性提供了保障。
目前,车载以太网已经成为了汽车通信网络的重要组成部分。车载以太网技术的应用场景不断拓展,不仅限于汽车内部通信,还将应用于智能交通、车联网等领域。未来,车载以太网将具备更高的数据传输速率、更低的传输延迟和更强的抗干扰能力,以适应汽车智能化、电动化、网联化的发展趋势。
2.1 车载以太网发展联盟: AVnu+OPEN Alliance SIG
1、AVnu联盟:AVnu联盟由思科和英特尔等公司于2009年共同成立,旨在为汽车构筑高品质视听环境,推进“IEEE802.1 Audio/Video Bridging”( AVB)的应用。从2012年11月开始,AVB 正式向TSN过渡,并对其中规范进行更新和升级。
2、OPEN Alliance SIG:OPEN Alliance由NXP、宝马、博通等于2011 年成立,目的为推动以太网在汽车网络中的应用及标准制定等。OPEN Alliance 和电气与电子工程师协会(IEEE)制定了目前车载以太网领域比重最大和应用最广泛的两个标准:100BASE-T1(单对双绞线实现100Mbps的传输)和1000BASE-T1(1000Mbps),二者标准分别于2015年和2016年面世。
2.2 车载以太网物理层技术
1、车规物理层元件/芯片
全球首款完全符合IEEE802.3标准的用于车载网络的以太网实体元件/PHY 芯片由迈威尔(Marvell)与麦瑞半导体(Micrel/Microchip)在2012年9发布,最高可支持100 Mbps的速率。
2、BroadR-Reach 100Mbps汽车以太网解决方案BroadR-Reach是博通公司2011年针对汽车环境开发的数据传输技术,在25m的传输距离和车内使用环境可用一对UTP(非屏蔽双绞线、传统以太网使用4对双绞线)实现100Mbps的传输速度,简称Broad-Reach技术。相对计算机领域的百兆以太网连接电缆开销已经显著降低,且如果车内网络( IVN) 全部使用博通以太网技术,预计车内互联的成本降低80%,线缆重量减少30%。
车载以太网的物理层技术主要涉及以下几个方面:
传输介质:车载以太网主要使用双绞线作为传输介质,具有成本低、可靠性高、重量轻等优点。
传输速率:车载以太网的传输速率通常为100Mbps,符合IEEE 802.3标准。未来车载以太网可能会采用更高的传输速率,以支持更多的应用和功能。
连接方式:车载以太网的连接方式通常采用星型或树型拓扑结构,每个节点通过双绞线与其他节点相连。这种连接方式可以减少线束的数量和重量,提高系统的可靠性和可维护性。
信号处理:车载以太网的信号处理技术主要包括脉冲幅度调制(PAM)和差分信号传输等。这些技术可以提高信号的抗干扰能力和传输距离,保证数据传输的稳定性和可靠性。
电源管理:车载以太网的电源管理技术也是其物理层技术的重要组成部分。该技术可以根据车辆的不同工作状态和负载需求,动态调整电源的分配和供给,确保车辆的安全和稳定性。
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2.3 车载以太网OSI模型架构
OSI模型,即开放式通信系统互联参考模型(Open System Interconnection ReferenceModel),是国际标准化组织(ISO)提出的一个使各种计算机在世界范围内可以顺畅互连为网络的标准框架。 TCP/IP模型将应用层、表示层和会话层统一为应用层。
车载以太网在TCP/IP协议基础上发展而来。其中SOME/IP( Scalable Service-Oriented MiddlewarE over IP):一种用于传输服务( Service)信息的基于IP的可伸缩中间件,能够适应基于不同操作系统的不同大小的设备,从摄像头到车机或自动驾驶模块。
的CAN总线的面向信号的通信方式,SOME/IP是一种面向服务的通信方式,更加灵活、节省资源。DoIP是指基于以太网的诊断传输协议,可将UDS进行封装并基于IP网络传输;DoIP技术可应用于车辆检修、车辆或ECU软件的重编程、车辆或ECU的下线检查和维修等。
总之:
车载以太网的OSI模型架构是一个七层模型,包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
在车载以太网的OSI模型架构中,物理层是实现数据传输和信号处理的基础,包括传输介质、传输速率、连接方式、信号处理等方面的技术。数据链路层负责数据的打包和解包,网络层负责数据包的路由和转发,传输层负责数据的传输控制和端到端的通信,会话层负责建立和关闭会话连接,表示层负责数据的编码和解码,应用层负责实现具体的应用功能。
车载以太网的OSI模型架构还包括一些特定的协议和规范,如SOME/IP、DHCP、DOIP、XCP等,这些协议和规范在各层之间提供了标准的接口和服务,实现了车载以太网的可互操作性和可扩展性。
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IEEE时间敏感网络TSN(原名AVB)以太网音频视频桥接技术(Ethernet Audio/VideoBridging,EAVB)是在传统以太网络的基础上发展而来针对以太网音视频数据传输的技术。它使用精准时钟同步,通过保障带宽来限制传输延迟。其响应时间介于时间触发的实时网络与异步传输的以太网之间,可应用于时间敏感的各种实时音、视频网络多媒体应用。
时间敏感网络(TSN)是IEEE 802.1工作组开发的一套数据链路层协议规范,用于构建更可靠的、低延迟、低抖动的以太网。TSN的发展史可以追溯到早期的以太网,当时的以太网主要采用半双工模式,传输带宽为100M,传输延时为5ms,单根线路的最大长度为100m。随着物联网数据量显著增加,带宽需求越来越成为未来车载通信和工业通信的瓶颈,时间敏感网络的高可靠、低延迟、低抖动特点适用于车联网,以及工业物联网的发展。
TSN协议系列规范包含了非常多的技术标准,一部分来源于以往音视频、通信等领域的应用,一部分来源于芯片等技术厂商在技术实现上的探索。当前已经发布的TSN系列规范大致分为四个部分:时间同步、调度延时、可靠性、资源管理。
时间同步是TSN协议中的重要组成部分,它确保了网络中各个节点的时钟保持一致,为数据传输提供准确的时间基准。TSN协议通过精确的时钟同步机制,将时钟信息嵌入到数据流中,以便在接收端恢复原始时钟。
调度延时是指从一个节点到另一个节点的数据传输的延迟时间。TSN协议通过优先级调度和流量控制机制,减少数据传输的等待时间和处理时间,从而降低调度延时。
可靠性是TSN协议的重要特性之一,它通过数据包重传、错误检测和纠正等机制,确保数据的完整性和准确性。TSN协议还支持自动重传和前向错误纠正等技术,以进一步提高数据传输的可靠性。
资源管理是TSN协议中用于优化网络性能的重要机制。它通过动态分配网络资源,实现负载均衡和带宽优化。TSN协议支持优先级调度和流量整形等技术,以满足不同应用场景的需求。
TTEthernet时间触发以太网(Time Triggered Ethernet, TTEthernet)是基于IEEE 802.3以太网的汽车或工业领域的实时通信候选网络,允许实时的时间触发通信与低优先级的事件触发通信共存,使以太网具备满足高安全等级的系统要求的同时,依然可以承担实时性要求不过分严格但仍然有高带宽的以太网传输需求。TTEthernet支持安全性和可用性标准,可用于汽车ADAS、车载多媒体以及汽车线控等领域。TTEthernet在单一网络中可以同时满足不同实时和安全等级的应用需要,支持三种不同的消息类型:
-> 时间触发( TT);
-> 速率约束( RC);
-> 尽力而为( BE)。
TT消息优先级最高,RC帧用来保证提供预留的带宽,BE帧与标准以太网传输方式相同。
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TTEthernet(时间触发以太网)是一种应用于实时以太网的专业解决方案,其中的TT代表时间触发(Time-Triggered),意思是数据报文严格依照一个确切的时间调度表进行传输,报文的传输时间延迟是确定的,时间延迟的抖动是微秒量级。TTEthernet是为硬实时、软实时和没有实时性要求的不同数据并行传输而创建的统一网络技术,同时也适用于各种安全和可用性标准。
TTEthernet的主要特点是其时间触发机制,这使得报文可以根据一个确切的时间调度表进行传输,从而确保了报文传输的时间延迟是确定的,并且时间延迟的抖动极小。这种确定性以太网技术为实时应用提供了高性能、高可靠性的解决方案。
TTEthernet将时间触发传输的实时性、确定性、容错能力等特点与传统以太网“尽投递”的灵活性、动态性等特点相结合,可支持各种不同类型的应用业务。它与IEEE以太网802.3协议完全兼容,能够使各种不同类型的应用业务在同一个网络上实现无缝连接。TTEthernet还具备容错机制,可限制个别端系统的错误在整个网络的蔓延并防止黑客对系统资源的非法访问。此外,TTEthernet具有系统可扩展性,当传输网络因功能需要而扩展时,已有的电子应用无需做出任何改变。
另外,车载以太网空间拓扑结构灵活。 车载以太网常见的拓扑结构有星型、菊花链型和树型等。
-> 星型结构维护成本低、核心设备负担大;
车载以太网的空间拓扑结构中的星型结构是一种常见的结构,其中所有的网络节点都连接到一个中央节点,即交换机或路由器。星型结构的特点是简单、易于部署和维护。在这种结构中,数据传输通常以广播或单播方式进行,也就是说,每个节点只与其目的节点通信,或者将数据发送到所有其他节点。
车载以太网的星型结构可以实现快速的数据传输和低延迟,因为所有节点都直接连接到中央节点,数据可以直接从一个节点传输到另一个节点,而不需要经过其他中间节点。此外,星型结构也具有高可靠性和容错性,因为如果一个节点出现故障,其他节点仍然可以通过中央节点进行通信。
然而,车载以太网的星型结构也存在一些缺点。例如,如果中央节点出现故障,整个网络可能会瘫痪。此外,随着网络规模的扩大,中央节点的负担会增加,可能会导致性能下降。
-> 菊花链型结构设备负担小、维护成本高;
车载以太网的空间拓扑结构中的菊花链型结构是一种特殊的星型结构,其中所有的节点依次相连,形成一条链状结构。在菊花链型结构中,每个节点都直接连接到下一个节点,直到最后一个节点,最后再回到第一个节点。这种结构通常用于连接具有星型结构的节点,形成更复杂的网络拓扑。
菊花链型结构的特点是简单、易于扩展和安装维护成本低。在这种结构中,数据传输通常以串行方式进行,即数据从一个节点传输到下一个节点,直到到达目的地。由于所有节点都直接连接在一起,因此可以实现快速的数据传输和低延迟。此外,菊花链型结构也具有高可靠性和容错性,因为如果一个节点出现故障,其他节点仍然可以通过其他路径进行通信。
然而,车载以太网的菊花链型结构也存在一些缺点。例如,如果链路中的某个节点出现故障,可能会导致整个网络中断。此外,随着网络规模的扩大,需要连接的节点数量会增加,导致安装和维护成本增加。
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-> 树形结构权衡了二者的优缺点。
车载以太网的树形结构是一种扩展性较强的网络拓扑结构,它结合了星型和总线型结构的特点。在树形结构中,节点按照层次关系连接成多个分支,形成一个类似于树状的结构。
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树形结构具有以下特点:
-> 层次结构:树形结构中的节点按照层次关系连接,形成一个层次化的网络。每个节点都有一个父节点和多个子节点,形成一个类似于树的形状。
-> 扩展性强:树形结构可以方便地扩展网络规模,通过增加子节点或者分支来扩大网络覆盖范围。这种结构适用于车载以太网中需要不断添加新节点的场景。
-> 可靠性高:树形结构中的节点之间有多个通信路径,因此具有较高的可靠性。即使某个节点出现故障,其他节点仍然可以通过其他路径进行通信。
-> 部署和维护成本低:树形结构的层次化设计简化了网络部署和管理的复杂性,降低了部署和维护成本。
车载以太网的树形结构适用于需要扩展性强、可靠性高的应用场景。例如,在智能交通系统中,车载以太网可以用于车辆之间的通信,实现车车通信、车路通信等功能。在智能驾驶系统中,车载以太网可以用于车辆内部各个模块之间的通信,实现数据共享和协同控制等功能。
星型拓扑结构特点是管理方便、极易扩展、安装维护成本低,但由于要专用的网络设备(如交换机)作其核心节点,对核心设备的负担较重,可靠性要求高,各站点的分布处理能力较低。菊花链型拓扑结构特点是由星型结构的基础网络构成,通过菊花链或串行的方式增加下一个节点。
菊花链型拓扑结构容易扩展,各站点可以分布处理,网络设备的负担相对较轻,但节点之间的通讯相对较复杂,安装维护成本较高。树型结构权衡了良好的分布处理性能和安装维护成本。
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三、车载以太网优势
“高速率强可扩展性满足汽车不断迭代发展需求”
基于以太网的通信为数据速率、传输介质以及设备增添提供了可扩展性。
以太网可通过仅仅改变物理层技术而改变传输速率,而从数据链路层到软件层均可能被重用。以太网也可以选择不同的介质,例如可以较为方便的改用无线或光通信。此外,以太网技术可在不触及下层协议的情况下在应用层上添加一个新协议、新功能。
具体表现为以下几点:
1、数据速率的灵活性:以太网可以通过改变物理层技术来改变传输速率,从而实现灵活的数据传输。这不仅满足了不同应用对数据速率的需求,还提高了数据传输的效率。
2、传输介质的多样性:以太网可以选择不同的传输介质,如双绞线、光纤等,以满足不同场景下的传输需求。这种多样性使得以太网在车载通信、工业自动化等领域具有广泛的应用前景。
3、设备的可扩展性:以太网技术可以在不触及下层协议的情况下在应用层上添加新协议、新功能,从而方便地扩展车载通信系统的功能和设备。这种可扩展性使得车载以太网能够适应不断变化和发展的通信需求。
而传统车内总线技术下,所有连接设备共享可用带宽,且各自决定接收器是否处理数据的方法不同:
-> CAN为消息标识符(ID);
-> LIN/FlexRay为预先定义的表;
-> MOST接收单元分别具有唯一的接收地址。
这意味着功能或设备的增添需要将这些定义重写一遍,工作量大、可扩展性低。而汽车以太网通信架构的每一条链路都是点对点连接,一条链路上只有两个单元。只需要给交换机添加一个端口,或使用双端口交换机取代PHY,就可以扩展网络容量,相比传统总线方便许多。
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“以太网拓扑灵活性强,车内布线的可维护性高。”
交换式以太网为联网设计增加了新的可能性和灵活性。目前汽车行业面临的普遍挑战和发展趋势为:在更短的研发和创新周期内推出差异化、个性化的产品。以太网的交换网络可以采用各种拓扑结构,不限于环形和线形,增减ECU数量大大简化。
以太网拓扑结构的灵活性和车内布线的可维护性高是因为以太网技术具有以下特点:
灵活性:以太网支持多种拓扑结构,如星型、树型或环形结构等,可以根据实际应用需求选择合适的拓扑结构。此外,以太网技术还支持多种传输速率和传输介质,可以根据实际情况选择合适的传输速率和介质,以满足不同的通信需求。
可扩展性:以太网技术具有良好的可扩展性,可以通过添加新的节点或扩展网络规模来适应不断变化和发展的通信需求。此外,以太网技术还支持多种协议和标准,可以通过添加新协议或扩展现有协议来增加新的功能或提高通信效率。
可维护性高:以太网技术具有较高的可靠性和稳定性,可以保证通信的稳定性和持续性。此外,以太网技术还支持自动协商和故障检测等功能,可以快速发现和解决通信故障,提高网络的可维护性。
成本低:以太网技术是一种成熟的技术,具有广泛的应用和市场份额,因此其成本相对较低。此外,以太网技术的标准化程度较高,有利于降低制造成本和维护成本。
“以太网技术成熟、适配性强”
以太网技术发展并非从零开始而是已经相对成熟,其在计算机领域已经得到广泛应用,进一步降低了车载以太网发展障碍。例如:车载以太网的MAC层采用IEEE 802.3的接口标准,无需做任何适配就能无缝支持TCP/IP等广泛使用的高层网络协议。
以太网技术成熟、适配性强,具体表现为以下几点:
技术成熟:以太网技术经过多年的发展,已经相当成熟。其协议规范、设备兼容性以及网络管理等方面都得到了广泛的验证和认可,被广泛应用于各类网络通信场景。
适配性强:以太网技术能够适配不同的应用场景和设备。无论是大型企业、数据中心还是智能家居,以太网都能提供稳定、高效的数据传输服务。同时,以太网设备种类丰富,可根据实际需求选择不同的设备。
标准化程度高:以太网技术遵循国际标准,不同厂商生产的以太网设备都能够实现互联互通,降低了用户的使用成本和维护难度。
扩展性好:以太网技术具有良好的扩展性,能够随着应用需求的变化进行升级和扩展。例如,从传统的百兆以太网到千兆以太网,再到万兆以太网和400G以太网,以太网技术始终保持着高速发展的态势。
可靠性高:以太网技术具有较高的可靠性,支持错误检测和故障隔离等功能。同时,以太网设备的冗余设计和容错机制也进一步提高了网络的可靠性。
“以太网具备成本效用比相对较高,传输速度提升可满足车端需求”
相比于传统的总线技术,车载以太网能够在相对较低的成本上实现更高的带宽。目前百兆和千兆的以太网已在多款新车型上得到应用,而吉比特级别以太网也已完成标准化,预计将通过研发验证测试于不久后面世。车载以太网每节点实施成本高于CAN和LIN,与FlexRay相当,远低于MOST总线。从目前趋势来看,10+高清摄像头、30+传感器已成为高端智能电动新车型的标配,未来数据传输速度的制约将使得车载以太网替代传统总线成为必然。安波福预计到2030年实现全景自动驾驶的数据传输速度需求达25Gbps,目前仅以太网有能力同步满足数据传输爆炸式增长相应需求。即使传输速度最高的传统总线MOST 150Mbps 的带宽也相去甚远,且MOST总线供应商唯一、架构复杂,成本十分高昂。
车载以太网在相对较低的成本上实现更高的带宽,而且每节点实施成本也低于CAN和LIN,远低于MOST总线。
随着百兆和千兆以太网在多款新车型上得到应用,以及吉比特级别以太网完成标准化,预计不久后将通过研发验证测试。车载以太网的高带宽和低成本使其成为未来车载网络的主流趋势。
从目前趋势来看,车载以太网将成为必然的选择,因为未来高清摄像头、传感器等车载设备将越来越多,数据传输速度的制约将使得车载以太网替代传统总线成为必然。
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“以太网的线束相比传统总线更加轻量化,简单化”
以太网的线束相比传统总线更加轻量化,简单化,这得益于其技术的特点和优势。
首先,以太网采用了一种灵活的网络拓扑结构,支持多种物理介质,这使得它在构建网络时具有更高的灵活性。同时,以太网技术成熟,适配性强,带宽高,能够满足各种不同的应用需求。
其次,以太网通过使用单根非屏蔽双绞线以及更小型紧凑的连接器,可以减少线束的重量和复杂性。这不仅降低了汽车自重,提高了燃料经济性,还为汽车制造、运转和维修节省了大量成本。
此外,以太网还具有高可靠性和容错能力,能够保证数据传输的稳定性和可靠性。同时,以太网的扩展性好,能够随着应用需求的变化进行升级和扩展。
在传统的总线通信架构下,几乎每个电子器件都有其特定的线缆和通信要求,车内连线十分复杂, 线束成为仅次于引擎和底盘之外的车内第三大成本支出, 而生产环节中布置配线的人工成本占到整车的50%。同时,汽车线束在重量上也排在底盘和引擎之后的第三位。线束重量的降低不仅可以直接节省成本也能够降通过降低整车重量减少能源消耗。如果使用以太网,能够使得车内连接的节点变少,带宽变高,线束变轻,将可减少高达80%的车内连接成本和30%的车内布线重量。
“以太网有望凭借高带宽和高可拓展性的优势成本为高标准化车内通信技术。”
以太网在车载通信中确实展现出了高带宽和高可拓展性的优势,这有望使其成为高标准化的车内通信技术。
首先,以太网提供的高带宽能够满足车载通信日益增长的需求。随着车载设备的功能增加和智能化水平的提升,车辆对通信带宽的需求也在不断增长。以太网作为一种成熟的网络通信技术,具有高带宽和低延迟的特性,能够满足车载通信对高速数据传输的需求。
其次,以太网的可拓展性为车载通信提供了灵活的扩展空间。车载以太网可以采用星型、树型或环形拓扑结构,根据实际需求选择合适的网络拓扑结构。这种灵活性使得车载以太网能够适应不断变化和发展的通信需求,实现车载通信系统的可扩展性。
然而,要实现以太网在车载通信中的广泛应用,还需要克服一些技术挑战。例如,需要解决以太网在车载环境下可靠性和稳定性问题,以及电磁干扰和安全认证等问题。此外,还需要制定统一的标准和规范,以确保不同厂商生产的以太网设备能够互联互通。
通信技术的标准化、互操作性和网络效应十分关键,同一技术的产品的厂商越多,对顾客越有利。不同通信技术标准之间的竞争会使得每个标准的发展受到竞品的挤压,而假如市场上大部分厂商都采用同一标准,就能使得技术标准更快速的迭代和演进,也能更快的产生规模经济降低成本,使得消费者可用更低的价格享受更好的技术服务。以太网在汽车制造商之间的广泛使用将带来教育程度更高的劳动力、更适合的工具、独立的测试实验室更好的基础设施、更高的产业链可靠性等。2015年的一项调查数据显示,各大OEM平均在车内使用的数字通信系统高达 8 种,但大多数人都倾向于1-4项技术。汽车以太网有望凭借高带宽和高可拓展性在未来车内通信技术中占据一席之地。
“以太网的编程和软件更新速度大大优于传统总线,更适应OTA需求”
以太网的编程和软件更新速度确实优于传统总线,这使得它更适应于OTA(Over-the-Air)需求。
首先,以太网通信协议栈的层次结构相对简单,能够实现快速的开发和部署。以太网是一种基于TCP/IP协议的应用层通信协议,它具有广泛的硬件支持和平滑的演进路径,因此可以实现高效的软件开发和测试。
其次,以太网的软件更新速度更快。在OTA升级过程中,以太网通信协议的稳定性和可靠性得到了验证,从而使得软件更新更加高效。此外,以太网通信的带宽高、速度快,可以支持大容量数据的传输,从而提高了软件更新的效率。
此外,以太网还具有可扩展性和灵活性,能够适应不断变化和发展的通信需求。以太网采用星型、树型或环形拓扑结构,可以根据实际需求选择合适的网络拓扑结构。这种灵活性使得以太网能够适应不断变化的通信需求,实现快速软件更新和功能扩展。
传统总线架构下,一辆功能丰富的高端汽车全套软件的更新需要时间超过16h,随着汽车功能和软件数量的增多及 SDV 概念的提出,能否对汽车软件进行快速的OTA升级是车厂能否在汽车生命周期内持续提供订阅更新等付费服务的关键。
四、车载以太网应用场景
“从网关-骨干网向更下沉场景功能渗透”
以太网技术的不断发展和演进,使其逐渐从网关-骨干网向更下沉的场景功能渗透。以下是一些可能的应用场景:
车辆控制:以太网的高带宽和低延迟特性使其成为车辆控制系统的理想选择。通过以太网连接,车辆的控制系统可以快速地传输大量数据,实现更精确和可靠的控制。这有助于提高车辆的安全性和稳定性。
传感器数据采集:车载传感器在车辆安全、性能监测等方面发挥着重要作用。以太网可以用于连接各种传感器,实现传感器数据的快速采集和传输。通过以太网连接,传感器数据可以实时地传输到车辆的控制系统或云端进行分析和处理。
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车载娱乐系统:以太网的高带宽和可扩展性使其成为车载娱乐系统的理想选择。通过以太网连接,车载娱乐系统可以提供更高质量的内容,如高清音频和视频流。这有助于提升乘客的乘车体验。
OTA软件更新和升级:以太网通信协议的稳定性和可靠性使得它成为OTA软件更新和升级的理想选择。通过以太网连接,车辆可以从云端接收最新的软件更新,并自动进行安装和配置。这有助于提高车辆的安全性和性能。
V2X通信:以太网可以用于实现车辆与周围环境(如其他车辆、交通信号灯等)之间的通信。通过以太网连接,车辆可以与其他交通参与者进行信息交换,从而提高行车安全和交通效率。
目前上车的以太网主要可作为骨干网络,用于域与域之间的通信。在面向域的架构中,每个域都有一个对应的域集群,由一个域控制单元(DCU)和零个或多个子域ECU组成,由DCU控制子域 ECU。DCU具有强大的多核CPU并承载域的主要功能,而子域ECU封装辅助域功能,装载功能较弱的CPU。
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不同的DCU通过以太网等高速网络互连;子域ECU使用传统的汽车总线(例如,CAN、LIN、FlexRay)连接到它们的DCU,但如果功能和带宽需要,也可以使用汽车以太网,如未来的交通标志识别、全景可视系统、数据记录等自动驾驶相关的带宽需求及数据处理量大的功能。
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[发帖际遇]: 车载诊断技术 在论坛发帖时没有注意,被小偷偷去了 2 车研币. 幸运榜 / 衰神榜
车研会员,开心每一天!
老黄Charlin | 2024-1-4 08:28:04 | 显示全部楼层
谢谢分享!
车研会员,开心每一天!
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