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【科普】车载以太网技术优势与挑战

导读: 汽车智能化、网联化,甚至自动驾驶大浪已经来临;浪潮带来的是ADAS技术的不断革新、高品质车载娱乐影音的影音推进、以及OTA远程升级、V2X、大数据、云计算等一系列技术的发展;这推进了车载网络容量需求的爆发式发展,显然这已经超出了CAN或FlexRay等传统车载网络的历史使命。

汽车智能化、网联化,甚至自动驾驶大浪已经来临;浪潮带来的是ADAS技术的不断革新、高品质车载娱乐影音的影音推进、以及OTA远程升级、V2X、大数据、云计算等一系列技术的发展;这推进了车载网络容量需求的爆发式发展,显然这已经超出了CAN或FlexRay等传统车载网络的历史使命。这也正是以太网与汽车深度拥抱集成的契机。

车载以太网不仅具备了适应ADAS、影音娱乐、汽车网联化等所需要的带宽,而且还具备了支持未来更高性能的潜力(如自动驾驶时代所需要的更大数据传输)。它将成为实现多层面高速通信的基石,相对于20世纪90年代的控制器局域网(CAN)革命,它的规模将更大,意义将更深远。专家预测,到2020年,汽车中部署的以太网端口将达5亿个。

【科普】车载以太网技术趋势与挑战

↑ Etherent,FlexRay,MOST节点装载数量预测

一、 传统汽车总线技术

1、传统车载网络

当前主流的车载网络主要由 CAN、LIN、FlexRay、MOST 、LVDS等构成。除了LVDS这些网络标准基本上都是面向汽车行业制定,有着浓重的汽车行业特色。表1中对各种不同网络形式对了简要的对比。

表1 传统车载网络对比

【科普】车载以太网技术趋势与挑战

CAN主要用于车上控制数据传输,是现役车载网络应用最为广泛的标准,最大传输速度为 1 Mb/s,可以说兴起于20世纪90年代的控制器局域网(CAN)革命,对于整个汽车电子行业发展的推动是巨大的。

LIN 是一种低成本通用串行总线,在汽车领域主要用于车门、天窗、座椅控制等,最大传输速度为 20 kb/s。

FlexRay 是继 CAN 和 LIN 之后的新一代汽车控制总线技术,同样属于共享式总线技术,带宽可达 10Mbps。FlexRay 的主要优势在于相比CAN 总线具有较高的带宽,可以满足汽车关键应用的要求,但是同样作为共享式总线技术,其成本却很高,主要适用于中高端车中的线控系统(如悬架控制、变速箱控制、制动器控制、转向控制等)。

MOST主要支持的多媒体流数据传输,MOST150标准的最大带宽为150 Mb/s的,在车载多媒体数据传输应用较多,MOST150支持基于IP的应用程序,由于单一供应商的问题,基础开发成本较高。

LVDS是一种电气数字信号系统,通过铜缆双绞线传输高速数据(最高可达 850 Mb/s,最长传输距离10 m),是计算机总线的一部分。在汽车领域 LVDS 主要用于屏幕和摄像头之间的数据传输。

2、深度拥抱的契机

如果说2013年宝马在X5仅仅是拉开了以太网进军车载系统的帷幕(图例),那么可以毫不夸张的说时至今日以太网与汽车将迎来了一次深度拥抱的契机,它们也将共同演绎一场“融合”大戏。

【科普】车载以太网技术趋势与挑战

↑ 宝马车载以太网搭载

大家耳熟能详的摩尔定律告诉我们微处理器上的晶体管数目每两年就会增加一倍;这一定律似乎同样适合汽车行业,随着处理器运算能力和硬件的高速发展,使得许多创新在汽车环境下得到迅速推进,汽车电子产品在整车中所占比重也与日俱增,连接ECU的网络带宽需求也相应的增大,这一需求将远远超出CAN或FlexRay等传统车载网络的容量极限。此外,伴随着车辆网联化、智能的推进,智能手机与车载设备的联动、云和大数据的运用,以及高级驾驶辅助系统(ADAS)的普及,构筑新电子网络总线平台已经成为新一代汽车的必然任务,一直被汽车行业拒之门外的以太网不会放过这次绝佳的契机。

【科普】车载以太网技术趋势与挑战

↑ 未来智能网联汽车

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