如今，無(wú)人駕駛、萬(wàn)物互聯(lián)已不再遙遠(yuǎn)，伴隨著這些技術(shù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，車載通訊系統(tǒng)也發(fā)生了翻天覆地的變化。作為新的汽車總線規(guī)范，以太網(wǎng)總線將包括車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)、車載診斷系統(tǒng)以及汽車-外界互聯(lián)技術(shù)(5G，V2X)在內(nèi)的要求和功能納入其中，可以說(shuō)是日益矚目。

標(biāo)準(zhǔn)尚未獲得批準(zhǔn)

早在2018年3月，IEEE802.3cg單對(duì)以太網(wǎng)工作組就繼續(xù)確定10Base-T1(假定名稱)的電氣要求，還預(yù)計(jì)該標(biāo)準(zhǔn)將于2019年6月獲得批準(zhǔn)。資料顯示，電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)802.3標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)汽車應(yīng)用作出的修訂包括IEEE802.3bw(100BASE-T1，100Mbps，銅纜)及IEEE802.3bp(1000BASE-T1，1Gbps，銅纜)。

然而，記者發(fā)現(xiàn)，在剛剛過(guò)去的6月份，并沒(méi)有該標(biāo)準(zhǔn)獲得批準(zhǔn)的相關(guān)消息。帶著疑問(wèn)，記者采訪了深圳市天籟通訊器材有限公司技術(shù)工程師張學(xué)林，他表示：“這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)確定，目前沒(méi)有明文規(guī)定必須要符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)楝F(xiàn)在以太網(wǎng)在汽車上的應(yīng)用只是一個(gè)摸索探索的過(guò)程。”不過(guò)，據(jù)他透露，他們公司有推出汽車以太網(wǎng)連接產(chǎn)品，運(yùn)用于比亞迪一個(gè)項(xiàng)目的大巴車系統(tǒng)中。

眾所周知，作為汽車的重要組成部分之一，電氣系統(tǒng)的性能往往直接影響其排放、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性，安全性以及舒適性等。加上集成電路和微型電子計(jì)算機(jī)在汽車上的廣泛應(yīng)用，除了保證駕駛輔助系統(tǒng)工作的基本功能之外，電氣系統(tǒng)也在娛樂(lè)和通訊設(shè)施上發(fā)揮作用。

那么，新的以太網(wǎng)構(gòu)架是否會(huì)直接增加車載電氣系統(tǒng)的構(gòu)成？張學(xué)林表示：“以后肯定是會(huì)全部集成到總成里面去。至于怎么樣集成到里面去，方案特別多，每一個(gè)方案都不一樣?！?/p>

以上提到的總成主要是指發(fā)動(dòng)機(jī)、方向盤、變速器、前后橋、車架，其意義在于簡(jiǎn)化組裝工藝，即總體合成，組成一個(gè)特定功能的零部件系統(tǒng)。

優(yōu)勢(shì)凸顯

業(yè)內(nèi)預(yù)測(cè)，到2020年，全球?qū)⒉渴?億個(gè)車載以太網(wǎng)端口，到2022年，車載以太網(wǎng)端口將超過(guò)所有其他以太網(wǎng)端口總和。另到2020年，對(duì)于低端車型每輛車將有6～40個(gè)節(jié)點(diǎn)，而豪華車和混動(dòng)/電動(dòng)車型上將會(huì)有50～80個(gè)節(jié)點(diǎn)，將有40%的車使用車載以太網(wǎng)，到2025年，滲透率將增加到80%。

由此可見，車載以太網(wǎng)市場(chǎng)前景向好。當(dāng)然了，這并非說(shuō)說(shuō)而已，這組數(shù)據(jù)背后自然也有它的依據(jù)。

以博通采用的突破性BroadR-Reach技術(shù)為例，其可用單對(duì)的非屏蔽雙絞線進(jìn)行信號(hào)傳輸，并且能夠提供100Mbit/s及更高的寬帶性能。另外，電纜重量也能減輕30%，降低連接成本可達(dá)80%。顯然，這是低成本下的高帶寬。

張學(xué)林也告訴記者：“以太網(wǎng)可以整合汽車上面各種各樣的線，什么線都可以全部整合到那一條線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。另外，它的傳輸速度非常高，可以統(tǒng)一接口，這樣整個(gè)成本就會(huì)降低很多?！?/p>

隨著自動(dòng)駕駛級(jí)別從1-2級(jí)移動(dòng)到3-4級(jí)再到即將公布的5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，車載網(wǎng)絡(luò)的速度更是與復(fù)雜性同步增長(zhǎng)。雖然具有高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)的1-2級(jí)車輛包括一到三個(gè)低分辨率攝像頭以及一個(gè)最小決策的基本控制器，但其主要用于制動(dòng)和控制車輛速度。而4-5級(jí)車輛的系統(tǒng)更像車輪上的數(shù)據(jù)中心。4-5級(jí)系統(tǒng)將擁有10到20多個(gè)攝像頭和傳感器，以及一些集中計(jì)算系統(tǒng)，這些系統(tǒng)將負(fù)責(zé)包括視覺(jué)分析，道路法規(guī)執(zhí)行，高帶寬遠(yuǎn)程信息處理，高級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)在內(nèi)的所有內(nèi)容。

而以太網(wǎng)恰好能夠滿足自動(dòng)駕駛車輛所期望的速度、服務(wù)質(zhì)量和安全級(jí)別。他接著解釋道：“以太網(wǎng)可以整合整輛汽車數(shù)據(jù)與外部的聯(lián)系，所有的數(shù)據(jù)信息都能與外部進(jìn)行互聯(lián)互通，可以更小，速度能達(dá)到5級(jí)的要求?！?/p>

此外，車載以太網(wǎng)還具有支持不同應(yīng)用的多種協(xié)議和功能的優(yōu)勢(shì)，能夠同時(shí)支持AVB(TSN)、TCP/IP、DOIP、SOME/IP等多種協(xié)議或應(yīng)用形式。1Gbit速率通信標(biāo)準(zhǔn)的車載以太網(wǎng)同時(shí)支持POE(PowerOverEthernet)功能和高效節(jié)能以太網(wǎng)(EEE,Energy-EfficientEthernet)功能。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是車載以太網(wǎng)另一優(yōu)勢(shì)。以太網(wǎng)的引入助推WiFi在汽車的全面落實(shí)，為實(shí)現(xiàn)V2X的各功能模塊提供了可能性。

對(duì)此，業(yè)內(nèi)人士表示，類似于Broadcom公司的BroadR-Reach，WiFi也有專供汽車使用的變體。車載以太網(wǎng)的普及無(wú)疑將成為WAVE引入汽車最佳催化劑，而在智能交通時(shí)代，WAVE也將為V2X提供新的想象空間。

車載以太網(wǎng)與CAN總線誰(shuí)主沉浮

眾所周知，現(xiàn)階段CAN、CAN-FD等汽車通訊網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無(wú)法滿足需求。雖然以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域已有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，并且技術(shù)也較為成熟，但在汽車領(lǐng)域卻遲遲無(wú)法全面應(yīng)用。甚至在網(wǎng)絡(luò)上，關(guān)于車載以太網(wǎng)無(wú)法取代CAN總線的爭(zhēng)論層出不窮。

ZLG致遠(yuǎn)電子工程師也持同樣觀點(diǎn)。他認(rèn)為，從網(wǎng)絡(luò)的連接來(lái)看，CAN總線通過(guò)物理信號(hào)來(lái)進(jìn)行連接，而以太網(wǎng)則是交換機(jī)連接。在以太網(wǎng)連接中交換機(jī)是必要的，一旦交換機(jī)有所差池，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都將崩潰。將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安危交給一臺(tái)太脆弱的交換機(jī)來(lái)承擔(dān)，實(shí)在是太過(guò)于兒戲，而若是設(shè)置冗余備用又要增加許多成本。

他繼續(xù)講道，相比之下，CAN總線的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，僅需拉兩條線而已簡(jiǎn)潔而穩(wěn)定。對(duì)于安全第一的汽車來(lái)講，無(wú)疑更為適合。而且以太網(wǎng)采取超時(shí)重發(fā)機(jī)制，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障很容易擴(kuò)散到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，相較于CAN總線的分級(jí)仲裁制度也是遜色了不少。

張學(xué)林也認(rèn)為車載以太網(wǎng)取代CAN總線的的可能性不是很大，但不可否認(rèn)，以太網(wǎng)是汽車行業(yè)一個(gè)發(fā)展方向。“整個(gè)方向肯定是會(huì)發(fā)展，比例會(huì)越來(lái)越重要。特別是隨著5G的布局，以后網(wǎng)絡(luò)廣泛使用的話，汽車以太網(wǎng)是必然的產(chǎn)物。”

Marvell汽車業(yè)務(wù)高級(jí)總監(jiān)ChristopherMash則持相反的觀點(diǎn)，他表示，迄今為止，車聯(lián)網(wǎng)使用了多種不同的技術(shù)，例如CAN、Flexray和MOST，這些網(wǎng)絡(luò)需要借助網(wǎng)關(guān)設(shè)備。隨著以太網(wǎng)的出現(xiàn)，行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)轉(zhuǎn)向整車部署同構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)。

車載電子的復(fù)雜性直接導(dǎo)致了對(duì)車內(nèi)連線使用上的增長(zhǎng)。而車載以太網(wǎng)系統(tǒng)的出現(xiàn)，大大縮減了車載攝像頭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的線束的使用量。

博通公司中國(guó)區(qū)汽車市場(chǎng)銷售經(jīng)理鄧超表示，相比其他解決方案，以太網(wǎng)解決方案可以降低80%成本，包括線纜和連接器成本。另外可以降低30%線纜重量。傳統(tǒng)的100MBPS以太網(wǎng)是4根線，而博通的100MBPSBROADR-REACH以太網(wǎng)是2根線。它采用一對(duì)雙絞線就能達(dá)到傳統(tǒng)兩對(duì)的帶寬，并且是全雙工通信。此外，它可以用非屏蔽的線，來(lái)過(guò)EMI/EMC標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過(guò)早期十兆以太網(wǎng)、百兆以太網(wǎng)的發(fā)展，如今以太網(wǎng)依然在迭代升級(jí)中。TE中國(guó)汽車事業(yè)部產(chǎn)品經(jīng)理徐超表示：“百兆以太網(wǎng)架構(gòu)已經(jīng)被絕大部分整車廠所接受和應(yīng)用，而下一個(gè)目標(biāo)則是從百兆到千兆的升級(jí)，這才是汽車以太網(wǎng)真正發(fā)揮實(shí)力的戰(zhàn)場(chǎng)?！?/p>

連接器系統(tǒng)如何符合基線要求

通過(guò)以上采訪，記者了解到，汽車行業(yè)轉(zhuǎn)向基于以太網(wǎng)的解決方案已經(jīng)不是一天兩天的事了。此時(shí)，令連接器系統(tǒng)符合以太網(wǎng)電氣性能標(biāo)準(zhǔn)的基線要求，也變得尤為關(guān)鍵。

“假設(shè)無(wú)人駕駛那些數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)以太網(wǎng)把整個(gè)汽車上面的數(shù)據(jù)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合分析，這會(huì)更智能，速度也更快。如果說(shuō)現(xiàn)在沒(méi)有推廣以太網(wǎng)，那么汽車的連接器，以及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，各種標(biāo)準(zhǔn)都不一樣，會(huì)造成很多重復(fù)的投資?！睆垖W(xué)林講道。

接著，他向記者打了比方：“現(xiàn)在我們傳送視頻信號(hào)，是從一些連接器來(lái)進(jìn)行傳輸?shù)摹Ｒ院笕绻f(shuō)有以太網(wǎng)了，整合汽車上所有數(shù)據(jù)，把這一條線就可以把它全部傳輸出過(guò)去，就可以節(jié)省連接器，那些連接器都是很貴的。”

連接器要服務(wù)于汽車以太網(wǎng)，功能性自不必說(shuō)，這是基礎(chǔ)，也是最原始的價(jià)值。問(wèn)到連接器系統(tǒng)該如何符合以太網(wǎng)電氣性能標(biāo)準(zhǔn)的基線要求的時(shí)候，東莞市鈿威電子科技有限公司業(yè)務(wù)部彭經(jīng)理提出以下建議。

首先，連接器企業(yè)要研讀汽車以太網(wǎng)的功能實(shí)現(xiàn)和發(fā)展趨勢(shì)，既要滿足連接和導(dǎo)通的功能，還要為未來(lái)做接口預(yù)留。

其次要認(rèn)識(shí)到，汽車不僅是代步工具，以后還會(huì)是娛樂(lè)工具、辦公工具、甚至是家庭工具。要實(shí)現(xiàn)更多功能，體積還不能更大，就要求設(shè)備、器件的結(jié)構(gòu)更緊湊，連接更可靠，傳輸更高效。

最后，做到這些是非常難的，這依賴于原材料、自動(dòng)化、信號(hào)傳輸、加工工藝等，是對(duì)行業(yè)生產(chǎn)鏈整體的要求。連接器企業(yè)只有完善自主研發(fā)能力，密切關(guān)注上游供應(yīng)商行業(yè)的發(fā)展，深入車企研究功能方向，才能做到符合以太網(wǎng)電氣性能標(biāo)準(zhǔn)的基線要求。

確實(shí)如此，在汽車的行駛中，各個(gè)零部件都要有條不紊地工作著，而且各個(gè)部件之間還要密切配合。這其中，作為溝通的橋梁，汽車連接器是在電路內(nèi)被阻斷處或孤立不通的電路之間，使電流流通，最終電路實(shí)現(xiàn)汽車預(yù)定的功能。因此，連接器產(chǎn)品要將車載娛樂(lè)系統(tǒng)和汽車電子系統(tǒng)的硬件安全可靠等級(jí)提高到新的高度。雖然是不起眼的連接器，但對(duì)于整個(gè)演進(jìn)到車輛系統(tǒng)安全相關(guān)的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，有著重要的意義。

總而言之，隨著電子、信息通信、道路交通運(yùn)輸?shù)雀黜?xiàng)技術(shù)的突破，實(shí)現(xiàn)汽車與一切事物互聯(lián)互通的呼聲日益高漲，也離消費(fèi)者的生活越來(lái)越近。盡管當(dāng)下業(yè)界對(duì)車載通信系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍存在爭(zhēng)論，但具備眾多優(yōu)勢(shì)的以太網(wǎng)必然獲得更多關(guān)注。