來源：?技術交流1985?Maggie??

隨著自動駕駛和車聯網技術的發(fā)展，車載網絡正在快速發(fā)展，推動了汽車行業(yè)的發(fā)展。它需要支持更多功能來提高效率、安全性，當然還包括駕駛體驗。因此，對數據帶寬和電纜數量的要求;以及復雜性、靈活性和成本效益等因素將會變得更具挑戰(zhàn)性。

為了實現自動駕駛，必須在汽車上很好地集成各種技術。這包括遠程雷達、短程/中程雷達、激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器和?GPS，所有這些都以不同的數據速率和通信協議運行。因此，這些去中心化的網絡結構正日益演變?yōu)榧惺骄W絡架構。

汽車以太網正在成為未來車載網絡的首選。那么，它是什么，它將如何影響當前的網絡架構？

為什么選擇汽車以太網？

汽車以太網是新的物理層標準，使用以太網標準作為車載網絡技術。它具有高抗擾度、減少布線和高速數據速率等特點。高抗擾度和減少布線是幫助將以太網引入車載應用的兩大創(chuàng)新。如果沒有高抗擾度能力，我們熟悉的標準以太網，100Base-T和100Base-TX將無法承受車內惡劣的電磁干擾環(huán)境。

圖1.雙單工物理層?I/O?與全雙工物理層?I/O

圖?1?顯示了物理層?（PHY）的概述。標準以太網?100Base-Tx?是具有?2?對雙絞線的雙單工配置。相比之下，汽車以太網?100Base-T1?是具有單根雙絞線的全雙工鏈路，可以在每個方向上傳輸每秒?100?兆比特?（Mbps）。這意味著理論上節(jié)點之間可以進行200 Mbps的通信。在1000Base-T1上也可以看到同樣的改進。

當您將以太網速度與以每秒比特或每秒千比特的速度運行的?CAN、CAN-FD、LIN?和?FlexRay?的速度進行比較時，它們存在巨大差異。這清楚地顯示了汽車以太網的優(yōu)勢，它可以滿足自動駕駛汽車（AGV）對帶寬的更大需求。

網絡架構設計變更

圖2.異構網絡到分層同構網絡

現在，讓我們看看汽車以太網如何影響網絡架構的發(fā)展。

圖?2?中的左圖顯示了異構網絡。網絡的右側可能是其環(huán)形拓撲中的?MOST?網絡。網絡的左側可以是CAN或CAN-FD總線，其中多個節(jié)點可以直接訪問總線。這被認為是只有單一通信級別的經典拓撲。子網之間的所有通信都可以由中央網關直接管理。另一方面，圖2的右圖是分層同構網絡，最底層是CAN、CAN-FD、LIN和FlexRay等經典通信技術。網絡的第二層（圖中用六邊形表示）是以太網和經典技術之間的中間網關。頂層的矩形可以是交換機或僅具有以太網端口的設備。這是為了能夠以更靈敏的方式與所有網絡進行通信。

圖3.以太網作為骨干網

圖?3?說明了分層同構網絡的應用。我們有主機，駕駛輔助系統(tǒng)，環(huán)視以及動力總成和底盤，域間網關將經典技術轉換為以太網。不同技術（也稱為以太網主干）之間的這些轉換允許子單元及其中間網關連接到支持以太網的中央網關。以每秒一千兆位的速度實現汽車以太網的愿景已經成為現實，許多OEM都使用這種架構作為其以太網骨干。

不斷發(fā)展的汽車網絡架構

網絡架構將需要變得與車型相關，因為低端和高端車輛有不同的需求。汽車以太網目前不會取代所有的網絡需求，而是會與經典的總線網絡長期共存。這是因為成本是阻礙汽車以太網更廣泛應用的一個關鍵因素。經典技術，如 CAN、CAN-FD 和 LIN，已經很成熟且具有成本效益。它們將繼續(xù)應用在特定的應用領域，特別是那些低成本和低帶寬設計規(guī)范的領域。

隨著汽車連接與通信技術的不斷發(fā)展與增強，網絡安全將需要成為一個重要的設計考慮因素。與 CAN 相比，汽車以太網安全性是復雜的，需要專業(yè)知識和專門的中央管理。一個更徹底和有效的網絡安全解決方案需要與網絡設計同時開發(fā)。





審核編輯：劉清