2013法蘭克福車展上，寶馬公司推出了全新一代BMW X5，這款換代SUV在吸引大量汽車消費者眼球的同時，更受到了汽車及通信行業(yè)技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。因為該車采用的車載LAN技術(shù)是一種在通信設備、個人電腦及家電產(chǎn)品中廣泛采用的通信網(wǎng)絡技術(shù)——以太網(wǎng)(Ethernet)。新款X5將采用車載以太網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡來傳輸監(jiān)控攝像頭記錄的周圍影像數(shù)據(jù)。
以太網(wǎng)的名稱來源于人們在查明光和電磁波的傳播原理之前，認為空氣中存在介質(zhì)“ether”(以太)。發(fā)展到現(xiàn)在，該通信技術(shù)已如其名稱一樣，融入了幾乎所有場所，通過與多種網(wǎng)絡設備連接實現(xiàn)了普及。到2013年，它將迎來40周年的發(fā)展歷程。該技術(shù)規(guī)定的是ISO(國際標準化組織)制定的通信功能層級結(jié)構(gòu)——OSI基本參考模型(分7層)中最底層的物理層及其上一層數(shù)據(jù)鏈路層。
過去，以太網(wǎng)擊退了“FDDI(fiber distributed data interface)”、“ATM(asynchronous transfe mode)”及“100VG-AnyLAN”等并存的競爭技術(shù)，憑借絕對性價比、互聯(lián)性以及高擴展性，席卷了辦公室和家庭。而如今，以太網(wǎng)開始導入汽車。
讓汽車更開放
隨著智能手機與車載設備的聯(lián)動、云和大數(shù)據(jù)的運用，以及高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的普及，構(gòu)筑新電子平臺已經(jīng)成為了新一代汽車的必須條件。而利用車內(nèi)LAN標準“CAN”逐層連接ECU的現(xiàn)行車載網(wǎng)絡無疑將遭遇發(fā)展的瓶頸。有業(yè)內(nèi)專家分析，今后要實現(xiàn)的車載網(wǎng)絡，或許是把更高速的通信網(wǎng)絡作為骨干通信網(wǎng)，信息系統(tǒng)、車體系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等各自經(jīng)由網(wǎng)關(guān)連接ECU。
而在以前采用的車載LAN技術(shù)中，基本采用的都是很難與外部設備及網(wǎng)絡服務連接的“封閉標準”。究其原因，則是目前占主流的車載LAN標準“CAN”及其新一代標準“FlexRay”、多媒體數(shù)據(jù)用高速通信標準“MOST”等都具有濃重的“汽車行業(yè)標準、由汽車行業(yè)制定、為汽車行業(yè)制定”的色彩，注定了其應用的局限性。
但是，以太網(wǎng)因為本身具有的開放性，互聯(lián)擴展等優(yōu)勢，因而將其導入汽車環(huán)境后，除了原來的車載設備以外，與智能手機、平板電腦等多種設備的聯(lián)動也將變得更加容易。還能輕松利用移動通信來享受網(wǎng)絡服務。因此，有業(yè)內(nèi)專家直言，汽車導入以太網(wǎng)受到關(guān)注的一大原因便是其中隱含著為車載網(wǎng)絡環(huán)境帶來與IT(信息技術(shù))行業(yè)相同的開放環(huán)境的可能性。
以太網(wǎng)已于2008年前后開始在車輛故障自我診斷(OBD)用途實現(xiàn)了實用化，而今后會在提高實時性、確保故障時的安全性、降低成本以及提高數(shù)據(jù)傳輸速度的同時，進一步擴大應用范圍。在普通以太網(wǎng)中，利用電信號使最大數(shù)據(jù)傳輸速度達到1GB/秒的標準已經(jīng)普及。如果能夠?qū)⑦@種高速傳輸技術(shù)應用到車載LAN中，高畫質(zhì)高清影像傳輸，以及在設備之間傳輸多個外圍監(jiān)控攝像頭拍攝的影像等就會變得更加容易。如果以這種影像及語音等信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方面的應用為開端，那么隨著發(fā)展的深入，以太網(wǎng)的應用范圍將會擴大至將車載AV設備的影像傳輸(信息)系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)及信息系統(tǒng)等各個系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)連接起來的主干網(wǎng)絡。
在工業(yè)控制市場，以太網(wǎng)已經(jīng)證明能夠在較大的溫度變化范圍、劇烈震動、高EMC輻射以及灰塵或潮濕環(huán)境等極端條件下實現(xiàn)強勁的性能。此前，麥瑞半導體推出的KSZ8041NLAM單端口快速以太網(wǎng)PHY解決方案可以支持高達125°C的環(huán)境溫度。而針對汽車市場的需求，新一代以太網(wǎng)設備也大都具備顯著改善的ESD(靜電放電) 性能。因此，以太網(wǎng)可以很好的適應汽車環(huán)境變化。
除此之外，通過Broadcom公司研發(fā)的單對非屏蔽雙絞線組網(wǎng)，汽車制造商可以替換過去昂貴、笨重的屏蔽電纜，極大地降低互連成本和電纜系統(tǒng)重量。數(shù)據(jù)表明，BroadR-Reach采用的單對非屏蔽雙絞線可以將互連成本顯著降低多達80%，并可有效減輕電纜重量30%。單對非屏蔽雙絞線除了提高傳輸速率，降低成本，還可實現(xiàn)電力的傳輸。
事實上，已在多種用途普及的以太網(wǎng)進入汽車領(lǐng)域并不是只有一種方式。原因在于汽車領(lǐng)域?qū)τ诰W(wǎng)絡性能的要求與辦公設備及家電用途不同。其中，確保通信實時性和通信發(fā)生故障時的可靠性顯得尤為重要。因此，車載以太網(wǎng)的大規(guī)模運用同樣也需先解決技術(shù)應用的可靠性和安全性問題。
思科和英特爾等公司于2009 年成立的“AVnu Alliance”就是進行這方面討論的團體。為了在家庭和汽車內(nèi)構(gòu)建高質(zhì)量視聽環(huán)境，該團體正在積極推進“IEEE802.1 Audio/VideoBridging(以太網(wǎng) AVB)”的采用。對于汽車廠商而言，要將家庭用標準應用到車載用途，那么對于車載以太網(wǎng)的改進則成為必然。2011年豐田等企業(yè)曾向AVnu聯(lián)盟提出了車載用途要求的必要條件。AVnu聯(lián)盟現(xiàn)已根據(jù)這些要求，以改善數(shù)據(jù)鏈路層為主，討論為汽車控制系統(tǒng)用途等制定新一代標準。
