時間:2024-09-12 17:38:22來源:21ic電子網
一、為什么以太網直到現在才用于汽車
汽車以太網是一種物理網絡,用于使用有線網絡連接汽車內的組件。滿足市場對電磁干擾/射頻干擾(EMI/RFI)的需求,包括對網絡發射的要求,以及滿足射頻干擾(RFI)的需求。
為了完全滿足汽車的要求,ieee802.3和802.1組正在進行多項新規范和規范修訂。直到有一些特殊的IEEE規范通過,現在有了臨時的規范
BroadReach是Broadreach公司的開放式以太網解決方案供應商。這種100Mbps物理實現使用來自1G以太網的技術,以使100Mbps傳輸通過單個對雙向傳輸(使用回聲消除),使用更先進的編碼將基頻降低到66MHz(從125MHz),從而使以太網滿足汽車EMI/RFI規范。AVnu在IEEE 802.1標準化進程之前采用了音視頻橋接標準。
盡管以太網已經存在了20多年,但由于以下限制,它以前不能用于汽車:
以太網不符合汽車市場的OEM/RFI要求。100Mbps(及以上)的以太網有太多的射頻“噪音”,而且以太網也容易受到來自車內其他設備的“外來”噪音的影響。以太網無法保證延遲降到低微秒范圍。這是為了取代與任何需要快速反應時間的傳感器/控制裝置的通信。以太網沒有一種方法來控制不同流的帶寬分配,因此它不能用于從多種類型的源傳輸共享數據。以太網沒有同步設備之間的時間和讓多個設備同時采樣數據的方法。
二、汽車以太網傳輸通道的理解
車載網絡發展到今天,已有諸如CAN(FD),LIN, FlexRay, MOST等成熟的PHY層協議,也有基于LVDS/USB技術被廣泛應用的鏈路傳輸型式。但是,隨著時間的遷移,相關的協議和技術已逐漸不能滿足當時/當前的傳輸需求。例如CAN(FD)和LIN,傳輸速率最高分別是2Mbit/s和19.2Mbit/s,遠遠不能滿足當前大規模應用的需求,只是因為高穩定性和快速響應性,還被用于動力總成的ECU控制。FlexRay支持的數據傳輸速率不高,且其較CAN(FD)和LIN來說復雜程度更高,加之相關組織推動不力,即使整個協議的完成度很高,也鮮有廠商真正用于其底盤或傳動系統中。
光纖由于具備良好的傳遞性,始終被一些廠商所推崇,希望被用于車載應用。上世紀90年代,汽車音頻傳輸產生了豐富的需求,在光纖應用之前,沒有合適的傳輸系統能夠支持,其時日本塑料光纖技術漸進成熟,原有玻璃光纖脆弱的缺點也被彌補。占據天時地利,基于光學傳導的MOST協議應運而生。它很快也迎來了較大的發展,甚至短暫用于視頻數據傳輸。不過雖然最終其最高速率升至MOST150,也伴以推出較低成本的同軸方案,但因為MOST的高壟斷特性,導致其擴展兼容特性很差。
到了2012年時,150Mbit/s的速率也真正不能滿足高清視頻、圖像數據,以及伴隨ADAS的高清、超清攝像頭應用等更高的傳輸需求了。拿一個常規的高清720P攝像頭為例,在不壓縮的情況下,所需的傳輸速率就達到了約1.6Gbps。LVDS鏈路傳輸抗EMI的先天優勢和高速率的支持,使其在近年的相似應用中炙手可熱。還有更明確指出連接形式和測試方式的USB,也被廣泛用于車載網絡的干路傳輸。但無論是LVDS還是USB都大大增加了整車布線的復雜性和使用的特殊線纜種類。
基于以上種種情況和現狀,汽車工程師們也在思考,是否可以引入一種廣泛用于各領域的協議,這種協議支持較高的速率傳輸,又對于鏈路連接形式有歸一性,使整車鏈接種類降低,成本降低,同時能將汽車輕松簡便扁平化的連接世界。最終,于上世紀70年代誕生的以太網以其各種相適應的特性而入選。誠然,汽車以太網的誕生有一定的偶然,但正是因最初寶馬工程師的決定和堅持,汽車以太網才可以健康快速地發展到今天。
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