以太網(wǎng)是一種計算機局域網(wǎng)技術，大家對于以太網(wǎng)應該也具備最基本的認識。為增進大家對以太網(wǎng)的認識，本文將對以太網(wǎng)中的車載以太網(wǎng)予以介紹。通過本文，你將對車載以太網(wǎng)以及車載以太網(wǎng)在汽車中的應用有所了解。如果你對以太網(wǎng)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、車載以太網(wǎng)

傳統(tǒng)以太網(wǎng)協(xié)議由于采用的是載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測技術。因此，在數(shù)據(jù)包延時、排序和可靠性上達不到車載網(wǎng)絡實時性要求，所以，常見的車載局域網(wǎng)仍是基于CAN的實時現(xiàn)場總線協(xié)議。但隨著汽車電子技術的爆發(fā)式發(fā)展，ECU數(shù)量不斷增長，影音娛樂信號也納入車內通信，這使得高實時、低帶寬的傳統(tǒng)車載總線開始不適應汽車電 子發(fā)展趨勢。

國際電子電氣工程師協(xié)會(IEEE)經(jīng)過長期研究在2016年批準了第一個車載以太網(wǎng)標準 “100BASE-T1”，其基于博通公司的BroadR.Reach 解決方案，在物理層用單對非屏蔽雙絞線電纜，采用更加優(yōu)化的擾碼算法來減弱信號相關性增加實時性，可在車內提供100Mbps高實時帶寬。

高速以太網(wǎng)在汽車干擾環(huán)境下的通信質量是 需要重點考查的問題。特別對于100BASE.T1網(wǎng)絡采用的是非屏蔽的電纜，更容易受到電流浪涌、電磁干擾的影響，導致其性能不穩(wěn)定甚至功能失效。有基于以太網(wǎng)物理層的一致性測試方法，用于測試信號發(fā)射設備的回波損耗、定時抖動和最大輸出跌落等性能;RFC2544標準提供了以太網(wǎng)時延、吞吐量和丟包率等主要性能指標的測試方法; 但這些常見方法都是基于傳統(tǒng)以太網(wǎng)，不支持 100BASE-TI車載以太網(wǎng)，并且沒有考慮到車載環(huán)境的干擾特征。

二、以太網(wǎng)逐步滲透車載網(wǎng)絡

經(jīng)過多年發(fā)展，車載網(wǎng)絡已形成以 CAN 總線為主流，多種總線技術并存的解決方案。目前車輛使用的總線技術有 CAN、LIN、FlexRay、MOST、LVDS 及車載以太網(wǎng)等，主要以 CAN 總線為主，LIN總線為輔。CAN 主要用于車上控制數(shù)據(jù)的傳輸，是現(xiàn)役車載網(wǎng)絡應用最為廣泛的標準協(xié)議;LIN 是一種低成本通用串行總線，為 CAN 總線提供輔助功能，主要用于汽車內的車門、天窗、座椅控制等，CAN、LIN的成本和傳輸速率較低。FlexRay 是繼 CAN 和 LIN 之后的新一代汽車控制總線技術，與CAN 相比擁有更高的帶寬，但需加入標準組織、成本較高，主要適用于中高端車中的線控系統(tǒng);MOST 在車載多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽幂^多，但由于供應商單一、基礎開發(fā)成本較高。LVDS 是一種低壓差分信號技術接口，在汽車領域主要用于顯示屏和攝像頭之間的圖像數(shù)據(jù)信號傳輸。

車載以太網(wǎng)提供高帶寬和輕量化線束、性價比較高，將成為下一代汽車網(wǎng)絡的關鍵技術。由于CAN總線只能實現(xiàn)半雙工通訊，且傳輸速度較低，不符合汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化趨勢下對實時高速雙向數(shù)據(jù)交互的需求。隨著近年來汽車電子化浪潮的快速發(fā)展，汽車內部電子電氣元器件的數(shù)量和復雜度大幅提升，單車ECU 數(shù)量已逐漸從 20-30 個發(fā)展到 100 多個，部分車輛線束長度已高達 2.5 英里，傳統(tǒng)分布式架構已經(jīng)不能滿足汽車智能化時代的發(fā)展需求，所以車載網(wǎng)絡轉向域控制和集中控制的趨勢越來越明顯，車內通信架構將逐漸向以太網(wǎng)升級。與傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡不同，車載以太網(wǎng)可以提供帶寬密集型應用所需的更高數(shù)據(jù)傳輸能力，同時其技術優(yōu)勢可以很好地滿足汽車高可靠性、低電磁輻射、低功耗、帶寬分配、低延遲、輕量化等方面的要求，將成為下一代汽車網(wǎng)絡的關鍵技術。

車載以太網(wǎng)具有規(guī)模經(jīng)濟性和互操作性，主要使用銅雙絞線傳輸。根據(jù)Ethernet Alliance 在2020年的預測，2021 年全球將有超過 1 億輛汽車搭載以太網(wǎng)端口，部署的全部車載以太網(wǎng)端口將多達5 億個。車載以太網(wǎng)具有規(guī)模經(jīng)濟性和互操作性，可以同時提供數(shù)據(jù)和電力傳輸，極大程度上降低車輛的成本和重量，是以太網(wǎng)近年來的主要發(fā)展趨勢之一。在傳輸介質方面，車載以太網(wǎng)主要使用銅雙絞線，由于銅雙絞線機械強度好、耐候性強、彎曲半徑小，同時無需光電轉換設備即可直接使用，因而成為數(shù)據(jù)傳輸“最后一百米”的最優(yōu)解決方案。根據(jù)以太網(wǎng)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，目前基于銅介質的以太網(wǎng)傳輸速率主要介于10Mbit/s 至10Gbit/s之間，隨著終端形態(tài)和數(shù)據(jù)類型的不斷豐富，數(shù)據(jù)總量和傳輸要求不斷攀升到新的量級，未來基于銅介質的以太網(wǎng)將不斷向更高傳輸速率演進。

千兆以太網(wǎng)是高速網(wǎng)絡技術的首選，車載以太網(wǎng)將從智能座艙等局部應用，逐步拓展成為車內通信主干網(wǎng)絡。車載以太網(wǎng)是目前各類總線中傳輸速率最快的通信方案。隨著汽車智能化發(fā)展，車載以太網(wǎng)技術有望率先應用于智能駕駛及智能座艙，并在未來實現(xiàn)對整車現(xiàn)有車內通信技術的逐步替代。車載以太網(wǎng)的發(fā)展主要可分為三個階段。第一階段為面向車載診斷系統(tǒng)和 ECU 軟件刷新的 DoIP 協(xié)議的推廣運用，以及使用 IP 攝像頭的駕駛輔助系統(tǒng);第二階段將幾個子系統(tǒng)整合，面向車載智能座艙和智能輔助駕駛的推廣應用，如將多媒體，駕駛輔助和診斷界面結合在一起;第三階段將使用以太網(wǎng)作為車載主干網(wǎng)絡，集成動力總成、底盤和車身控制、智能座艙等，形成一個跨域汽車網(wǎng)絡，并逐步引入 TSN 等新一代以太網(wǎng)技術。

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