以太网技术应用正在向汽车行业渗透

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　　自从特斯拉横空出世以后，智能汽车的概念为世人所普遍接受，汽车电子化大潮汹涌澎湃。从简单的燃油喷射到先进的发动机系统、驾驶员辅助系统、气囊、安全系统、信息娱乐系统、胎压监测系统以及后视镜、雷达等安全辅助系统，我们已经见证了车内电子系统的巨大变革。然而真正的联网汽车需要的不仅仅是这些孤立的技术。要想汽车内部各个系统间的信息畅通传输，需要一种快速、可扩展、高适应能力和更具性价比的网络协议标准。

　　打破坚冰，以太网侵入汽车领域

　　今天汽车中广泛应用的是网络是CAN、LIN、FlexRay以及MOST，它们主要应用于车身电子和一些关键的安全性应用，如电动车窗/ 车门/车椅控制、电动雨刷、引擎控制、安全气囊控制等，这些应用的特点是需要传输的数据量较小，但要求非常高的实时性和可靠性。

　　CAN现场总线的最大带宽只有12Mbps，随着越来越多的高清视频应用进入汽车，如ADAS(先进辅助驾驶系统)、360度全景泊车系统和蓝光DVD播放系统，汽车网络必须支持从车头和车尾实时地向驾驶员前面显示面板传送720p以上高清视频，这时候CAN总线带宽已经远远不够用了。这也是为什么当今汽车业界在发展MOST多媒体总线的背后原因。

　　MOST总线的带宽是够了，它能提供的最大带宽是150Mbps，但MOST是共享总线，也就是多个设备共享这150Mbps带宽，当某个设备占用大带宽的时候，别的设备可能就没有资源了。例如，当后座乘客在看蓝光DVD影片时，驾驶员从ADAS看到的图像可能就会时断时续。此外，ADAS系统在车身周围都配有很多摄像头，现在这些摄像头都是模拟的，但现在有一个趋势是，这些模拟摄像头要全部转向数字摄像头，而且分辨率至少要达到720P。要传输这么高清晰度的数据信号，目前都是用压缩的方法做的，但压缩过以后还是需要30M带宽，可以想象如果不压缩的话，需要的带宽就更多了。这么多数字摄像头如果同时工作，MOST总线就已经满足不了需求。

　　打破坚冰，以太网侵入汽车领域

　　以太网技术应用已久，遍布数据中心、运营商和企业级网络，目前正在向汽车行业渗透，车载以太网提供了一种扩展能力更强、更开放的架构。与 MOST相比，以太网采用的是星形连接架构，也就是每一个设备或每一条链路都可以专享100M的带宽，这样无论今后汽车内要增加什么高带宽应用，都不用担心总线带宽问题。更重要的是，以太网使得客户只需使用单对非屏蔽双绞线就可以实现100Mbps带宽，从而为汽车市场提供了业界成本最低的高带宽连接解决方案。

　　目前汽车中采用的Flex Ray和MOST总线使用LVDS电缆来传送大带宽数据，但LVDS为了满足汽车对电磁辐射的要求，需要有很厚的屏蔽层，同时连接器也是非常的复杂和昂贵。博通的BroadR-Reach技术使得普通的非屏蔽双绞线就能够实现现在LVDS做到的事情，互连成本能降低80%，线缆重量减少30%，这可使得同样的燃油能跑更多的路，这一点对新兴的电动汽车来说特别具有意义。成本低廉的以太网目前已经解决了此前汽车业内最担心的实时性、可靠性和安全性问题，未来很有希望成为汽车市场的一匹黑马。目前宝马汽车已经在2013年推出的X5中采用博通以太网解决方案，其它汽车制造商也还在积极评估中。

　　那么，为什么此前100Mbps以太网没能进入汽车市场呢?“传统的100Mbps标准以太网解决方案之所以进不了汽车市场，主要是因为它必须用两对或四对非屏蔽双绞线进行传输，物理层内部的工作频率要到200MHz左右，其电磁辐射量没有办法满足汽车对EMC的要求。”博通基础设施与网络事业部汽车网络产品线副总监Timothy Lau说，“现在的方案之所以能满足汽车对EMC的要求，主要是实现了两大改进：一是它支持用单对非屏蔽双绞线线就可以进行100M数据的传输。二是博通成功降低了物理层的工作频率，芯片内部的工作频率只需50M左右。”它除了可以满足汽车非常严格的EMC要求，而且还可以满足极高的温度要求，它的工作温度范围是军用级或汽车级的，达到-45℃到125℃。TimothyLau表示，这款产品甚至可以用在汽车引擎附近，而汽车引擎附近通常是汽车内温度最高的地方。

　　整个汽车半导体市场呈非常快速的增长态势，在2009年的时候，这个市场还大约只有150亿美金，但预计到2015年，这个市场将膨胀到260亿美金。

　　汽车对车载电子设备的需求在过去10年中翻了一番，而且除了数量上增加以外，复杂性也在不断增加。一个典型的例子是ADAS，其它典型例子包括：车内信息娱乐系统、蓝光DVD播放系统和高清显示应用。这些越来越复杂的车载系统需要的带宽也越来越多，对车内的互连系统提出了一个更苛刻的需求，要求的带宽也随之大幅增加。由于汽车智能化联网化的趋势不可逆转，与IT互联网行业一样，汽车行业另外一个发展趋势也是希望新的互联标准是开放性、兼容性的架构，这样他们可以很容易地把现有的应用嵌入到新的系统里去。在不增加成本的前提下，这些汽车厂商希望把车内的网络统一简化，将目前车内的CAN、LIN、FlexRay网络都统一到一个简单的、成本低的以太网络上。

　　Timothy Lau认为：“这是我们的远期目标，在此之前，我认为将是CAN、LIN和以太网共存的状态。我们将在8-10年内看到车用以太网开始取代CAN。”但有鉴于汽车产业行动较为缓慢的特性，车用以太网到底会在多快的时间内渗透到汽车，而且数量会有多少?仍是产业界所强烈质疑的问题;甚至汽车产业分析师们的意见也大不相同，对2020年车用以太网节点数量的预测，从1.2亿到3亿都有。

　　为了促进以太网在汽车中的应用，博通和业界的一些业内厂商(如宝马、现代、路虎、NXP、飞思卡尔和哈曼)共同倡议建立了一个 OPEN联盟，这个联盟的目的是促进新一代车内以太网络系统的发展，同时推动以太网解决方案在下一代汽车网络内得到大规模的应用。除了上述提到的重要目标应用以外，汽车音响业也正在朝以太网方向发展。OPEN联盟的哈曼就是专门做车载音响系统的，他们现在就在开发基于以太网的音响系统。估计，在未来会有越来越多的汽车音响厂商加入到这个标准中来。

　　以太网是一种简单、成熟的开放标准，每一种基于以太网的应用都极大地降低了拥有成本。在征服电信骨干网络以后，从PAN到WAN，以太网几乎可以说是无处不在了，现在它又要开始征服一个新堡垒——汽车。汽车行业的保守和封闭尽人皆知，但在互联网的冲击下，在汽车智能化联网化的潮流中，汽车厂商也不得不低下高傲的头颅，拥抱开放互联的标准。

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