未來的汽車可能需要一種替代傳統(tǒng)CAN總線的技術(shù)。

以太網(wǎng)技術(shù)很可能在汽車的未來扮演更大、更重要的角色，而汽車行業(yè)需要在這種情況發(fā)生時(shí)做好準(zhǔn)備。

目前，汽車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通常有多達(dá)8個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。處理這么多不同網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性對(duì)當(dāng)今汽車的成本有著巨大的影響。對(duì)每種網(wǎng)絡(luò)類型的研發(fā)應(yīng)用投入不僅增加了成本，管理遺留軟件/固件的難度也增加了成本，從而導(dǎo)致不兼容性和無法重用部件。

由于這些改進(jìn)需要一個(gè)專用的物理層網(wǎng)絡(luò)，因此業(yè)界普遍認(rèn)為以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是具有超兼容性和靈活性，能夠滿足汽車行業(yè)的未來需求。

“汽車以太網(wǎng)是目前發(fā)展最快的標(biāo)準(zhǔn)之一，”一位行業(yè)人士表示，“因?yàn)槊考移囍圃焐潭枷Ｍ诩磳l(fā)布的新車型上投入更多的功能?！?/p>

目前，汽車以太網(wǎng)是由兩大市場(chǎng)力量驅(qū)動(dòng)的。首先，車輛使用了更多的傳感器，來自這些傳感器的數(shù)據(jù)需要以非常高的速度進(jìn)行通信。其次，任何一種新的高速通信方式都需要考慮輕量化的要求。

比如，在傳感器融合的情況下，對(duì)高速通信解決方案的需求尤為重要。汽車制造商越來越多地從多個(gè)傳感器(如雷達(dá)、激光雷達(dá)和照相機(jī))獲取數(shù)據(jù)，并將其融合，形成汽車周圍環(huán)境的360度感知。

“如果傳感器還是像傳統(tǒng)方式獨(dú)立工作，你可能不需要高速數(shù)據(jù)傳輸，那么以太網(wǎng)就不那么重要了，”業(yè)內(nèi)人士表示，“但一旦你開始將數(shù)據(jù)融合在一起，并希望基于多個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做出決策，那么對(duì)帶寬的需求就會(huì)增加?！?/p>

汽車以太網(wǎng)將允許傳感器數(shù)據(jù)以每秒千兆比特的速度傳輸。相比之下，今天汽車上常用的CAN總線的工作速度是每秒兆比特。

此外，任何提供高速通信的解決方案，都必須在不增加車輛中已經(jīng)龐大的線束重量的前提下實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，以太網(wǎng)技術(shù)恰恰滿足了這一需求，因?yàn)榕c計(jì)算機(jī)中使用的早期以太網(wǎng)系統(tǒng)不同，汽車以太網(wǎng)是使用一對(duì)未屏蔽的單絞線，在減少通信線路的數(shù)量情況下，還減少了線束的重量。與LVDS等技術(shù)相比，成本降低了約80%，重量降低了20%。

這無論是對(duì)于傳統(tǒng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，尤其是對(duì)純電動(dòng)汽車來說，燃油或能耗經(jīng)濟(jì)性尤為重要。

我們已經(jīng)可以看到，越來越多的汽車制造商認(rèn)識(shí)到汽車以太網(wǎng)技術(shù)的必要性，并正在與供應(yīng)商合作以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。包括寶馬（2013年上市的寶馬X5采用了單雙絞線，100Mbps以太網(wǎng)連接ADAS攝像頭。）在內(nèi)的一些汽車制造商已經(jīng)在使用有限數(shù)量的汽車以太網(wǎng)。

盡管如此，該行業(yè)的許多企業(yè)還沒有量產(chǎn)使用這項(xiàng)技術(shù)，更多的則是在自動(dòng)駕駛車輛的測(cè)試方面。同時(shí)，也并不是所有的測(cè)試工程師都對(duì)這些變化做好了準(zhǔn)備，尤其是那些一直在使用低頻技術(shù)的工程師。尤其是一些是傳統(tǒng)的EMC(電磁兼容性)工程師——不一定是高速數(shù)字工程師。

盡管一些汽車制造商和供應(yīng)商已經(jīng)開始采納汽車以太網(wǎng)技術(shù)，但還有很多工作要做。今天，超過90%的汽車數(shù)據(jù)繼續(xù)通過CAN總線進(jìn)行通信?！熬筒渴鸲?，這項(xiàng)技術(shù)仍處于起步階段，”上述業(yè)內(nèi)人士表示，這將是一個(gè)緩慢的轉(zhuǎn)變。

不過，準(zhǔn)備工作開始的越早越好。尤其是自動(dòng)駕駛汽車更需要一個(gè)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)，足以處理產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)。

截至2016年，Broadcom為主要oem廠商提供服務(wù)。其他的參與者（Marvell、Microchip 、NXP 、Toshiba）也有很大的份額，也在開發(fā)下一代汽車以太網(wǎng)。

為了確保網(wǎng)絡(luò)足夠強(qiáng)大，去年5家汽車行業(yè)廠商博世、大陸、英偉達(dá)、大眾和Aquantia組建了自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（NAV），該聯(lián)盟的核心是Aquantia的芯片，它支持多千兆以太網(wǎng)(Multi-Gig Automotive Ethernet)網(wǎng)絡(luò)，可以以每秒10千兆的速度傳輸數(shù)據(jù)。

Aquantia的創(chuàng)始人菲爾·德蘭塞(Phil Delansay)表示，以太網(wǎng)技術(shù)在自動(dòng)駕駛汽車中是必要的，因?yàn)樗鼈冃枰獋鬏攣碜远鄠€(gè)攝像頭和傳感器的大量數(shù)據(jù)。

自動(dòng)駕駛也需要一種新的車載網(wǎng)絡(luò)解決方案，能夠在越來越多的高分辨率傳感器、攝像機(jī)和中央處理單元之間以更快的速度傳輸數(shù)據(jù)。該聯(lián)盟將推動(dòng)下一代車載Multi-Gig以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)所需的生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)。

Nav聯(lián)盟將創(chuàng)建規(guī)范，為新技術(shù)建立共識(shí)，創(chuàng)建流程和測(cè)試需求，推廣與規(guī)范匹配的產(chǎn)品，與標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)進(jìn)行互動(dòng)。

汽車電子市場(chǎng)的發(fā)展使以太網(wǎng)對(duì)高帶寬和網(wǎng)絡(luò)同步的需求日益增長(zhǎng)。按照相關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)，到2020年，大部分車型將擁有50到60個(gè)以太網(wǎng)端口，甚至入門級(jí)車型也將擁有10個(gè)。而高端車型的以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)超過100個(gè)。

現(xiàn)有的100Mbps到1Gbsp的標(biāo)準(zhǔn)車載以太網(wǎng)解決方案正在推動(dòng)全球車載以太網(wǎng)系統(tǒng)市場(chǎng)的增長(zhǎng)。以太網(wǎng)通過提供更高的數(shù)據(jù)傳輸模式，使汽車服務(wù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。

不過，以太網(wǎng)也并非已經(jīng)“獨(dú)占鰲頭”。

尤其是對(duì)于要求最小延遲的ADAS及自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，以太網(wǎng)的圖像緩沖、編碼和解碼要求可能對(duì)這些實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，盡管該技術(shù)增加了帶寬。

目前，在攝像頭上使用最多的是LVDS，以太網(wǎng)的吞吐量略低于LVDS，但關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)是它是一個(gè)分組交換網(wǎng)絡(luò)，這樣的分組交換拓?fù)湓谖磥砥嚲W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)中有巨大的好處，因?yàn)樵絹碓蕉嗟碾娮釉O(shè)備被添加到汽車中，所有這些東西都需要相互通信。

目前，汽車以太網(wǎng)主要量產(chǎn)采用的是100mbps，未壓縮的視頻需要更高的帶寬。所以，汽車制造商確實(shí)需要壓縮數(shù)據(jù)，然后傳輸，然后再解碼，這確實(shí)增加了一點(diǎn)延遲。

但也有業(yè)內(nèi)人士表示，如果仔細(xì)優(yōu)化編碼器，優(yōu)化傳輸，優(yōu)化解碼器，你仍然可以將延遲控制在幾毫秒之內(nèi)。

不過，對(duì)于以太網(wǎng)非常有利的就是成本、成本、成本。這是汽車制造商在量產(chǎn)時(shí)優(yōu)先考慮的因素。比如，最傳統(tǒng)的攝像頭，通常車載攝像頭是沒有DRAM的，因?yàn)檫@會(huì)增加幾美元的成本。

而與與LIN (19.2 kb/s)、CAN FD (15 Mb/s)、FlexRay (10 Mb/s)和MOST(25、50或150mb/s)相比，以太網(wǎng)提供了更高的帶寬數(shù)據(jù)傳輸。

LIN協(xié)議實(shí)際上只適用于非常低帶寬的應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序控制窗戶、部分設(shè)備或燈。

CAN或CAN FD提供了15mb/s范圍內(nèi)的靈活數(shù)據(jù)速率，但仍然僅限于帶寬相對(duì)較低的應(yīng)用程序。

FlexRay的情況也是如此，它提供了冗余的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗幸粚?duì)并行的數(shù)據(jù)線。如果一條線路損壞，另一條線路可以接管它的功能。因此，它的優(yōu)勢(shì)在安全或關(guān)鍵任務(wù)的功能，如轉(zhuǎn)向或制動(dòng)控制的應(yīng)用。

面向媒體的系統(tǒng)傳輸(MOST)是一種信息娛樂標(biāo)準(zhǔn)，具有25mb/s、50mb/s和150mb/s的數(shù)據(jù)速率，但最大的問題是，大多數(shù)的150mb /s是在環(huán)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中共享的，而每個(gè)專用的汽車以太網(wǎng)鏈路提供了全部的150mb/s帶寬。

因此，與大多數(shù)流行的汽車傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)相比，汽車以太網(wǎng)提供了更高的帶寬。由于它依賴于單個(gè)未屏蔽的雙絞線，它還提供了一種低成本的布線方案。布線重量比屏蔽布線輕約30%，連接性成本節(jié)約約80%。

此外，汽車以太網(wǎng)滿足汽車應(yīng)用領(lǐng)域嚴(yán)格的電磁兼容和電磁干擾要求以及溫度等級(jí)要求。最關(guān)鍵的是，以太網(wǎng)棧上層的所有軟件接口都與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)完全相同。