電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）今年以來(lái)，AI帶來(lái)的服務(wù)器需求激增，帶火了光通信產(chǎn)業(yè)鏈，800G光模塊成為香餑餑。以往光通信主要應(yīng)用在電信和數(shù)通市場(chǎng)，不過(guò)隨著汽車(chē)智能化進(jìn)程的加速，在新的算力需求下，光通信也開(kāi)始邁進(jìn)汽車(chē)領(lǐng)域。

智能化帶動(dòng)汽車(chē)通信升級(jí)

在過(guò)去，汽車(chē)通信技術(shù)中最常見(jiàn)的是CAN總線，最初是由德國(guó)汽車(chē)Tier1巨頭博世在1986年推出，旨在改進(jìn)當(dāng)時(shí)汽車(chē)電子電氣系統(tǒng)中的通信需求。

CAN總線使用兩根不同的信號(hào)線（CAN_H和CAN_L）組成差分信號(hào)傳輸線路，采用分布式控制的方式，能夠連接汽車(chē)上各個(gè)部位的ECU電子控制單元，同時(shí)允許多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

為了滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性，CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)能達(dá)到毫秒級(jí)，但速率一般最高1Mbps，這在以往的汽車(chē)電子電氣系統(tǒng)需求中能夠輕松滿(mǎn)足需求。

但在汽車(chē)智能化的趨勢(shì)下，包括智能駕駛、智能座艙等應(yīng)用場(chǎng)景中，產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，比如攝像頭、雷達(dá)等傳感器數(shù)據(jù)，以及娛樂(lè)系統(tǒng)等，都需要更高帶寬和更低延時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。

特別是在智能駕駛的需求下，高清攝像頭、多線激光雷達(dá)等大量傳感器的數(shù)據(jù)需要連接到自動(dòng)駕駛域控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，在安全性的考慮上，也需要這些海量數(shù)據(jù)需要具有實(shí)時(shí)性。

從數(shù)據(jù)傳輸帶寬需求來(lái)看，激光雷達(dá)單個(gè)的需求約在20Mb-1000Mb/s，雷達(dá)約0.1Mb-15Mb/s，每顆攝像頭帶寬需求在500Mb-3500Mb/s之間，傳感器的數(shù)據(jù)總帶寬需求高達(dá)3Gb-40Gb/s。

所以CAN總線通信已經(jīng)滿(mǎn)足不了需求，如今逐漸演變成CAN FD甚至是往以太網(wǎng)發(fā)展。CAN FD的傳輸速率可以高達(dá)8Mbps，相比以太網(wǎng)而言，CAN FD轉(zhuǎn)換的成本更低，不過(guò)從速率來(lái)看，以太網(wǎng)完全碾壓CAN FD，可以達(dá)到1Gbit/s。

以太網(wǎng)通過(guò)交換機(jī)進(jìn)行通信，所有終端節(jié)點(diǎn)都需要通過(guò)交換機(jī)才能互相進(jìn)行連接通信，所有信息都要經(jīng)過(guò)交換機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，所以以太網(wǎng)實(shí)際不能說(shuō)是“總線”，已經(jīng)屬于是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，覆蓋整車(chē)的通信網(wǎng)絡(luò)。

雖然相比CAN總線和CAN FD，以太網(wǎng)的容錯(cuò)率較低，安全性、可靠性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性都不如CAN總線，但畢竟其通信速率優(yōu)勢(shì)太大，已經(jīng)在智能汽車(chē)上用在雷達(dá)、攝像頭等對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率需求更高的應(yīng)用上。

隨著智能汽車(chē)的發(fā)展，以太網(wǎng)或許能夠不斷提高穩(wěn)定性和可靠性，逐步取代更多的CAN應(yīng)用。

光通信也要導(dǎo)入車(chē)載通信架構(gòu)？

在車(chē)載通信需求升級(jí)后，傳輸速率的提高，包括CAN FD和以太網(wǎng)在內(nèi)都面臨新的問(wèn)題。比如以太網(wǎng)在通過(guò)傳統(tǒng)非屏蔽銅雙絞線作為傳輸媒介時(shí)，由于運(yùn)行的頻率較高，并且在車(chē)內(nèi)較小的空間中，電子部件較為密集，所以線纜還要面對(duì)EMI電磁干擾、機(jī)械干擾等問(wèn)題。

而采用光通信，傳輸媒介從銅轉(zhuǎn)為光纖后，能夠擁有更強(qiáng)的EMC電磁兼容性。首先在銅線加工的過(guò)程中，兩根非屏蔽銅雙絞線的長(zhǎng)度或者阻抗可能會(huì)存在差異，這種情況下差分信號(hào)經(jīng)過(guò)銅雙絞線進(jìn)行傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生時(shí)間偏差或信號(hào)幅度偏差，從而形成非必要的共模干涉，產(chǎn)生電磁干擾對(duì)車(chē)內(nèi)其他的電子部件產(chǎn)生影響。

而使用光纖作為傳輸媒介后，因?yàn)楣鈧鬏數(shù)奶匦?，不?huì)對(duì)電磁兼容性造成影響，所以從這個(gè)角度來(lái)看，光纖很適合用于車(chē)載高速通信。

另一方面，光纖通信由于不存在電磁兼容性的問(wèn)題，相比采用銅的非屏蔽雙絞線通信時(shí)，物理層芯片和連接器等方面需要進(jìn)行昂貴的EMC設(shè)計(jì)，所以實(shí)際上使用光纖時(shí)，物理層芯片上更加簡(jiǎn)單，能夠節(jié)省開(kāi)發(fā)調(diào)試的成本，降低開(kāi)發(fā)周期，整體成本可以更低。

因此有不少?gòu)S商已經(jīng)開(kāi)始嘗試推出通過(guò)光纖連接的車(chē)載通信架構(gòu)，比如赫千科技的高速光纖TSN集中式架構(gòu)以10G TSN Switch作為核心單元，擴(kuò)展出10G Fiber、10G electronic、1G POF以及100/1000Base-T1等網(wǎng)絡(luò)接口。TSN交換單元支持IEEE802.1 AS，IEEE802.1Qav，IEEE802.1Qbv的TSN協(xié)議，以及二層交換機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。TSN交換單元還支持多路GMSL攝像頭/以太網(wǎng)攝像頭/激光雷達(dá)/4D毫米波雷達(dá)等傳感器的接入，傳感器采集的圖像或點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)1722封包后由10G TSN Switch進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，傳送至終端網(wǎng)關(guān)進(jìn)行圖像幀緩存、縮放、混合等處理，最終輸出至顯示接口。

高速光纖TSN集中式架構(gòu)主要應(yīng)用包括ADAS系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、360°環(huán)視系統(tǒng)、車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、BMS系統(tǒng)和集中式計(jì)算架構(gòu)，最高傳輸帶寬可以高達(dá)25Gbps。

鵬瞰科技基于光纖傳輸技術(shù)推出了新一代工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)總線架構(gòu)PonCAN（TS-PON技術(shù)），融合無(wú)源光纖通信高速數(shù)據(jù)傳輸、超低時(shí)延和高可靠性控制功能，具有高安全性、易于布線和全網(wǎng)同步的特性。

TS-PON架構(gòu)的傳輸速率可以達(dá)到10Gbps，時(shí)延達(dá)到微秒級(jí)水平，能夠應(yīng)用在汽車(chē)、工業(yè)、機(jī)器人等領(lǐng)域。其中在汽車(chē)應(yīng)用中，TS-PON未來(lái)將有望加速車(chē)載域架構(gòu)往區(qū)架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。

小結(jié)：

隨著汽車(chē)智能化對(duì)于車(chē)載通信的需求不斷提高，不斷有更多新的通信架構(gòu)以及傳輸形式將導(dǎo)入汽車(chē)領(lǐng)域。而車(chē)載通信的創(chuàng)新與發(fā)展，也將會(huì)隨之迎來(lái)一個(gè)新的爆發(fā)時(shí)期。