車內局域網（LAN）通信協議的現狀與發展動向 隨著電子技術在汽車上廣泛應用，導致車身布線龐大而復雜。據統計，一輛采用傳統布線方法的高級轎車中，其導線長度可達2km，電氣接點可達1500個，因而汽車網絡技術應運而生，成為汽車技術發展的一個方向。 很早以來，多路通信技術被看成解決車用線束不斷增加的方法。世界各大汽車制造公司都制定專用標準。可是，多路通信技術由于價格昂貴只用于高級車上。近年來，車用電子系統不斷增加，數據輸送速度不足，并且小型經濟型車也要求向高功能方向發展，再加上線束不斷增加，形成“肥大化”，因此，以此為背景，自2000年開始，在國外轎車上開始使用控制器局域網（CAN）的標準通信協議。 現在，最多使用的通信協議就是高速CAN，其中最重要的局域網應用于動力傳動系統與部件車身系通信。控制器局域網（CAN）的特點是，事件觸發器（Event trigger）、CSMA/CA方式（如果總線空載，則所有電控單元均能發出信號，而當信號沖突時，讓高優先度信號先發出，然后再是其他信號發出）。當網上信息量增加時，就很難保證響應時間和預測性。在現代高級轎車上設有70個以上電控單元，由于網絡上信息量有不斷增加的趨勢，所以網絡加以分割，在每一個車身系或動力傳動系分別設有網絡，只有必需的數據通過網間連接器（gateway）進行轉接（在車輛內應用二個通信協議）。 以下概要介紹車身系、動力傳動系、多媒體系統及用于安全系統的車內局域網。 1. 車身系 （1）低速控制器局域網CAN（Controller Area Network.～125kbps）這是CAN的低速版本。其構成與高速CAN基本相同，但是在雙線式總線中，即使單側發生故障（短路、斷線）仍然繼續通信。導線介質是銅線，使用單線或雙絞電線。 （2）LIN（Local Interconnect Network,～20kbps） LIN是局部互聯網，這是車身系統低速通信專用的通信協議，使用成本低（I/F為通用型的UART），主/從方式（采用單個主控制器/多個從設備的方式）。Rev.2.0規格已經公布（2003年9月），導線采用銅線（單線）。 2. 動力傳動系 （1）高速控制器局域網（Controller Area Network,～1Mbps） 這是現在最廣泛使用的車內局域網通信協議。其特點是，事件觸發器，CSMA/CA方式。預計在北美自2007年開始，高速CAN（500kbps）作為診斷用通信協議將制定標準并成為法規。導線為銅線，一般使用雙絞線。 （2）FlexRay（～10Mbps） FlexRay是高速容錯網絡協議,是新一代的車內局域網通信協議。以歐洲為中心，正在開發中。Ver.2.0規格已公布（2004年9月），其特點是高速性，采用TDMA方式（采用同步方式，以通信程序進行管理），高可靠性（設有雙線束驅動器，具有信號發送定時監視功能），可考慮應用于汽車安全系統中，搭載Flex Ray的汽車預計在2008年問世。在Ver.2.0上使用銅線。 3. 多媒體系統 ①MOST（Media Oriented Systems Transport,～24.5Mbps） 它是以歐洲車為中心，已經實用化。通信導線使用塑料光纖（POF：plastic fiber）。 ②IDB-1394（～400Mbps） 這是廣泛應用于個人微機的周邊設備、家電的IEEE1394的車載版，導線為銅線及塑料光纖（POF）,但尚未用于車輛上，不過在2004年世界智能交通系統（ITS）會議在日本愛知、名古屋展出過試制車。 4. 安全系統 （1）Safe-by-wire（～160kbps） Safe-by-wire就是車載安全系統的電子線控，它是應用在安全氣囊等安全系統的專門通信協議。Safe-by-wire Consortium與BST合并，成立Safe-by-wire plus Consortium，并公布了ASR2.0（2004年9月）。其特點是電源重疊方式，TDMA方式，高可靠性（網絡雙重化）導線采用銅線。 現在正在對車身系的各個系統適用的專用通信協議進行分析。今后，由于成本、信息量及其所要求的可靠性，必須考慮使用對各系統最適用的通信協議。 對于通信線束來說，由于通信速度的高速化發展，必須考慮電磁兼容性（EMC）問題而采取必要的屏蔽措施。將來有可能從現在采用的雙絞線改為屏蔽線或者進一步改為塑料光纖（POF）。采用塑料光纖既能解決電磁兼容性問題，又能實現輕量化。由玻璃制造的光纖的應用將進一步實現更高速通信，但必須解決成本、組裝性、環境友好性諸類的問題。 此外，通過車內局域網的擴大應用，使電控單元（ECU）軟件開發作業增加。由于是專業軟件，因此很難在其他車種上再利用。所以，為了解決這一問題，現在出現了基礎軟件通用化應用的動向，如AUTOSAR，JASPAR通用化基礎軟件。通過應用通用化基礎軟件，不需要有意識地區別硬件的不同，所以可以提高開發效率（只屬于應用性開發），實現應用軟件的再利用。由此可以縮短開發時間，提高質量以確保汽車整車公司與汽車零部件制造公司的國際競爭力。 從通信基礎設施來看，車內局域網的特點與難點 通過CATV或ADSL的英特網連接服務成為寬帶網絡英特網的快速普及的原動力。而且也通過FTTH連接，在2004年每月有8萬～9萬用戶以上增加數。據統計，在日本用戶應用CATV約274萬戶，而應用ADSL則約1233萬戶，超過150萬人。在很短時間中大幅度增加（據2004年7月，日本總務省統計）。此外，由于家庭內與網絡匹配的機器增加，不僅在辦公室，甚至在家庭中，無線局域網也在不斷普及。而且以i-mode為代表的通過手機（便攜式電話）進行英特網訪問。據統計，2004年8月在日本用戶（加入者）已經超過7000萬人，在日本國內成為最大英特網的應用手段。 于是，在英特網作為個人的信息交流為主的通信基礎設施的今天，不論是乘車時使用，還是以其他任何方式應用英特網，就成為來自用戶的自然要求，即使車輛在變化，這種趨向仍是自然流行的。在這種場合，作為車輛的作用，并不是提供在車內利用PC機時的環境，而且車輛本身與英特網連接，由汽車本身進行信息的發射與接收，例如在車輛導航裝置等方面，很多已經搭載在汽車上的信息設備也追加英特網功能，從而也為擴大汽車的方便性更好結合實際需要。以下對現有的車載式信息設施擴大或增加網絡功能場合所遇到的問題作概要說明。 1. 現有的車內局域網的課題 隨著汽車高功能化而增加的電控單元（ECU），為了有效搭載在汽車上，同時為了減少或限制線束的重量而考慮到推廣應用英特網，但是，與此同時傳送的信息量增加，作為現在屬于主流通信協議的控制器局域網中已經到了能力飽和的狀態。因此，根據用途采用二個（或多個）通信協議作為解決方法。并且也在考慮采用FlexRay等新的標準。 與此同時，在現有的車內局域網中，能夠進行直接IP通信，由于受到各個通信協議或用途的制約而變得困難。例如在CAN場合，在1幀中能夠傳送的數據只有8 byte（位），即使IPv4的header（20byte）為了發射信號也必需3幀，如果UDP或TCP的上位層也包括的話，則必要的幀數還要增加。由于這些幀造成總線的壓擠，從而引起車輛控制數據的滯后或缺失，這是必須避免的。 另一方面，MOST作為多媒體系統用的通信協議，已部分實裝使用，而且對IEEE1394標準也正在重新分析。利用MOST也將使IP的應用達到標準規格。 IEEE1394與袖珍式音樂收放機或PC機，以及以單體形式銷售使用的信息機有良好的親和性。如果使它滿足車載的多變環境條件，那么就能夠在車輛上搭載各種信息機。 由于這種狀況，車內局域網，以及與控制器局域網（CAN）等的控制系統、安全系統的通信局域網一起,則有希望將采用能夠處理IP方式的娛樂節目或車輛導航信息用的適合于大容量傳送的通信協議。 此外，為了采用42V電氣系統，也必須考慮加速應用具有高抗電磁噪聲的光導纖維，在特定的信息機器之間也可能利用以太網（Ethernet），而且，今后也有可能利用藍牙（Blue Tooth）與汽車自診斷系統連接，汽車本身實現多媒體化，這些可能性或許都會出現。 2. 車外：與英特網連接 隨著英特網的普及，不僅在公司中，就是在一般家庭中，IEEE802.11等的無線局域網也在不斷進入。所以，在與車輛連接時，目前不要過多注意特別的通信協議，而合理的是利用IEEE802.11b,g,或者IEEEE802.1a，此外為了確保安全可靠，或許也要考慮IPv6的應用。 3. 移動中連接和車與車之間的連接 移動體英特網連接是汽車特有的課題。利用便攜式電話（手機）的服務已經逐步實用化，但是還存在著通信速度或通信收費諸類的課題。 另一方面，不一定把IP通信作為前提，但是，在不停車收費的車載器（ETC）中使用的DSRC的服務則仍在研討中，使人注目。