‧ 打破堅冰，乙太網侵入汽車領域

leiphone 碧雲濤

自從特斯拉橫空出世以後，智慧汽車的概念為世人所普遍接受，汽車電子化大潮洶湧澎湃。從簡單的燃油噴射到先進的發動機系統、駕駛員輔助系統、氣囊、安全系統、資訊娛樂系統、胎壓監測系統以及後視鏡、雷達等安全輔助系統，我們已經見證了車內電子系統的巨大變革。

然而真正的聯網汽車需要的不僅僅是這些孤立的技術。要想汽車內部各個系統間的資訊暢通傳輸，需要一種快速、可擴展、高適應能力和更具性價比的網路通訊協定標準。

今天汽車中廣泛應用的是網路是CAN、LIN、FlexRay以及MOST，它們主要應用於車身電子和一些關鍵的安全性應用，如電動車窗/車門/車椅控制、電動雨刷、引擎控制、安全氣囊控制等，這些應用的特點是需要傳輸的資料量較小，但要求非常高的即時性和可靠性。

CAN現場匯流排的最大頻寬只有12Mbps，隨著越來越多的高清視頻應用進入汽車，如ADAS(先進輔助駕駛系統)、360度全景泊車系統和藍光DVD播放系統，汽車網路必須支援從車頭和車尾即時地向駕駛員前面顯示面板傳送720p以上高清視頻，這時候CAN匯流排頻寬已經遠遠不夠用了。這也是為什麼當今汽車業界在發展MOST多媒體匯流排的背後原因。

MOST匯流排的頻寬是夠了，它能提供的最大頻寬是150Mbps，但MOST是共用匯流排，也就是多個設備共用這150Mbps頻寬，當某個設備佔用大頻寬的時候，別的設備可能就沒有資源了。例如，當後座乘客在看藍光DVD影片時，駕駛員從ADAS看到的圖像可能就會時斷時續。

此外，ADAS系統在車身周圍都配有很多攝影機，現在這些攝影機都是類比的，但現在有一個趨勢是，這些類比攝影機要全部轉向數位攝影機，而且解析度至少要達到720P。要傳輸這麼高清晰度的資料信號，目前都是用壓縮的方法做的，但壓縮過以後還是需要30M頻寬，可以想像如果不壓縮的話，需要的頻寬就更多了。這麼多數位攝影機如果同時工作，MOST匯流排就已經滿足不了需求。

乙太網技術應用已久，遍佈資料中心、運營商和企業級網路，目前正在向汽車行業滲透，車載乙太網提供了一種擴展能力更強、更開放的架構。與MOST相比，乙太網採用的是星形連接架構，也就是每一個設備或每一條鏈路都可以專享100M的頻寬，這樣無論今後汽車內要增加什麼高頻寬應用，都不用擔心匯流排頻寬問題。更重要的是，乙太網使得客戶只需使用單對非遮罩雙絞線就可以實現100Mbps頻寬，從而為汽車市場提供了業界成本最低的高頻寬連接解決方案。

目前汽車中採用的FlexRay和MOST匯流排使用LVDS電纜來傳送大頻寬資料，但LVDS為了滿足汽車對電磁輻射的要求，需要有很厚的遮罩層，同時連接器也是非常的複雜和昂貴。

博通的BroadR-Reach技術使得普通的非遮罩雙絞線就能夠實現現在LVDS做到的事情，互連成本能降低80%，線纜重量減少30%，這可使得同樣的燃油能跑更多的路，這一點對新興的電動汽車來說特別具有意義。成本低廉的乙太網目前已經解決了此前汽車業內最擔心的即時性、可靠性和安全性問題，未來很有希望成為汽車市場的一匹黑馬。目前寶馬汽車已經在2013年推出的X5中採用博通乙太網解決方案，其它汽車製造商也還在積極評估中。

那麼，為什麼此前100Mbps乙太網沒能進入汽車市場呢？“傳統的100Mbps標準乙太網解決方案之所以進不了汽車市場，主要是因為它必須用兩對或四對非遮罩雙絞線進行傳輸，實體層內部的工作頻率要到200MHz左右，其電磁輻射量沒有辦法滿足汽車對EMC的要求。”

博通基礎設施與網路事業部汽車網路產品線副總監Timothy Lau說，“現在的方案之所以能滿足汽車對EMC的要求，主要是實現了兩大改進：一是它支援用單對非遮罩雙絞線線就可以進行100M資料的傳輸。二是博通成功降低了實體層的工作頻率，晶片內部的工作頻率只需50M左右。”

它除了可以滿足汽車非常嚴格的EMC要求，而且還可以滿足極高的溫度要求，它的工作溫度範圍是軍用級或汽車級的，達到-45℃到 125℃。Timothy Lau表示，這款產品甚至可以用在汽車引擎附近，而汽車引擎附近通常是汽車內溫度最高的地方。

整個汽車半導體市場呈非常快速的增長態勢，在2009年的時候，這個市場還大約只有150億美金，但預計到2015年，這個市場將膨脹到260億美金。

汽車對車載電子設備的需求在過去10年中翻了一番，而且除了數量上增加以外，複雜性也在不斷增加。一個典型的例子是ADAS，其它典型例子包括：車內資訊娛樂系統、藍光DVD播放系統和高清顯示應用。這些越來越複雜的車載系統需要的頻寬也越來越多，對車內的互連系統提出了一個更苛刻的需求，要求的頻寬也隨之大幅增加。

由於汽車智慧化聯網化的趨勢不可逆轉，與IT互聯網行業一樣，汽車行業另外一個發展趨勢也是希望新的互聯標準是開放性、相容性的架構，這樣他們可以很容易地把現有的應用嵌入到新的系統裡去。在不增加成本的前提下，這些汽車廠商希望把車內的網路統一簡化，將目前車內的CAN、LIN、FlexRay網路都統一到一個簡單的、成本低的乙太網路上。

Timothy Lau認為：“這是我們的遠期目標，在此之前，我認為將是CAN、LIN和乙太網共存的狀態。我們將在8-10年內看到車用乙太網開始取代CAN。”但有鑒於汽車產業行動較為緩慢的特性，車用乙太網到底會在多快的時間內滲透到汽車，而且數量會有多少?仍是產業界所強烈質疑的問題；甚至汽車產業分析師們的意見也大不相同，對2020年車用乙太網節點數量的預測，從1.2億到3億都有。

為了促進乙太網在汽車中的應用，博通和業界的一些業內廠商(如寶馬、現代、路虎、NXP、飛思卡爾和哈曼)共同倡議建立了一個OPEN聯盟，這個聯盟的目的是促進新一代車內乙太網路系統的發展，同時推動乙太網解決方案在下一代汽車網路內得到大規模的應用。

除了上述提到的重要目標應用以外，汽車音響業也正在朝乙太網方向發展。OPEN聯盟的哈曼就是專門做車載音響系統的，他們現在就在開發基於乙太網的音響系統。估計，在未來會有越來越多的汽車音響廠商加入到這個標準中來。

乙太網是一種簡單、成熟的開放標準，每一種基於乙太網的應用都極大地降低了擁有成本。在征服電信骨幹網路以後，從PAN到WAN，乙太網幾乎可以說是無處不在了，現在它又要開始征服一個新堡壘——汽車。汽車行業的保守和封閉盡人皆知，但在互聯網的衝擊下，在汽車智慧化聯網化的潮流中，汽車廠商也不得不低下高傲的頭顱，擁抱開放互聯的標準。