2011年11月9日，Broadcom、BMW、Freescale Semiconductor、Harman、Hyundai、NXP等科技及汽車產(chǎn)業(yè)的企業(yè)組織代表宣布成立開放技術聯(lián)盟(SIG),以推動以太網(wǎng)汽車互連技術的廣泛普及。致力于滿足業(yè)界強化車輛安全、舒適及資訊娛樂方面的需求，同時大幅降低網(wǎng)絡復雜度及線纜成本。博通（Broadcom）的BroadR-Reach技術是專門為滿足汽車廠商嚴格要求所研發(fā)，通過單對非屏蔽雙絞線上實現(xiàn)100Mbps的傳輸速率。此外，相對傳統(tǒng)用于信息娛樂系統(tǒng)的LVDS（低壓差分信號傳輸），BroadR-Reach系列產(chǎn)品不僅可以使系統(tǒng)成本降低多達 80%，還可以使電纜重量減輕多達30%。由于不需要昂貴且笨重的遮蔽纜線，汽車制造商可以大幅降低連結成本與纜線重量。所有OPEN聯(lián)盟成員都可以在合理，而且沒有差別待遇的條件(RAND Terms)下，通過博通的授權使用BroadR-Reach技術。在車載以太網(wǎng)的標準化方面，如下4個標準化組織或聯(lián)盟起到了主要的推動作用，它們是IEEE 802.3和IEEE802.1工作組、汽車開放系統(tǒng)架構聯(lián)盟除了我們所說的OPEN聯(lián)盟,還有AUTOSAR、以及AVnu聯(lián)盟。

車載以太網(wǎng)線纜規(guī)格設計

對于初期的以太網(wǎng)設計的傳輸介質是同軸電纜，同軸電纜是一種由兩個導體組成的合成物，同軸電纜使用了電磁屏蔽原理，即在線纜的內(nèi)外兩芯之間以及外芯和線皮分別有一層銅導體的屏蔽網(wǎng)。同軸電纜的中心導線用于傳輸信號，金屬屏蔽網(wǎng)起了兩個作用：一是作為信號的公共地線為信號提供電流回路，二是作為信號的屏蔽網(wǎng)，抑制電磁噪音對信號的干擾。中心導線與屏蔽網(wǎng)介于半發(fā)泡的聚丙烯絕緣層之間，絕緣層決定了電纜的傳輸特性，而且有效保護了中間的導線。從而屏蔽干擾信號（這實際上是最直接的方式，這是CSMA/CD這種分布式仲裁機制使然，車載通訊中Ethernet也選擇了新的協(xié)議類型規(guī)避了CSMA/CD，同軸電纜就是為總線型拓撲量身定做的線纜)，事實證明這種屏蔽效果更好，然而也更昂貴，對于以太網(wǎng)的五類線、六類線甚至超六類線的不斷推出，導線的信號屏蔽效果在不斷的提升但是車載系統(tǒng)與工業(yè)系統(tǒng)的不同以及空間、成本的限制，車載系統(tǒng)的通訊線最終還是選擇了雙絞線，雙絞線工藝簡單而且價格相比同軸非常便宜，不添加任何資源，不主動屏蔽任何千擾，而是靠讓不同的干擾互相抵消的方式巧妙解決問題。雙絞線的傳輸方式注定了更低廉的造價以及更簡單的物理結構，利用差分電壓產(chǎn)生的電壓信號編碼即可完成，車載以太網(wǎng)的傳輸就是完全依靠的雙絞線來完成的。100M使用非屏蔽單絞線，(本文的主要內(nèi)容是按照100M的系統(tǒng)來介紹)。那我們開始詳細的講解一下屏蔽的雙絞線的具體內(nèi)容。對于常規(guī)的以太網(wǎng)導線的阻抗的要求是在100Ω，The Ethernet bus wires shall be selected and designed to provide a differential characteristic impedance of 100 +5/-5 Ωasmeasured using Time Domain Reflectometry (TDR) with a rise time of 700 psec.The preferred impedance is 100 +/-3 Ω.

百兆車載以太網(wǎng)的線徑尺寸（Wire size）是0.35mm2,常規(guī)理論上傳輸?shù)男盘栴l率越高那么導線之間的容抗性就會越來越明顯，這個時候就需要我們降低線徑來降低整個導線傳輸過程中的阻抗總量，但是降低線徑后對端子的壓接則提出了更高的要求，因此在千兆以太網(wǎng)的系統(tǒng)中導線的成本變化會成為成本上升的一個重要的方面。導線的絕緣層的選擇和厚度，這部分我們稱之為Cable，Cable內(nèi)部的金屬導體外加絕緣體，一般情況下我們是根據(jù)以太網(wǎng)線的特性阻抗來完成的選擇的，以太網(wǎng)cable的絕緣皮通常情況下聚丙烯和聚乙烯都是可以達標的，但是聚氯乙烯是不建議使用的。

對于雙絞線外部的屏蔽層Shield、護套Sheath(Jacket)以太網(wǎng)系統(tǒng)中是不需要的，主要是基于成本上的考量。對于雙絞線而言鉸股線的絞距則決定導線整體傳播過程中的信號穩(wěn)定性，越密集的鉸股會產(chǎn)生更穩(wěn)定的傳輸信號，同時成本也會提升，常規(guī)的鉸股線的絞距的設定如下所示：

Gebauer & Griller “X6081”?pre-twisted2x0.35mm2 UTP PP thin wall, 20 mm twist length

Leoni Cable?“Dacar 624” pre-twisted 2x0.35mm2UTP PP thin wall, 13 mm twist length.

Champlain Cable?“DATARAD 150” pre-twisted 0.35mm2UTP XLPO thin wall, 13 mm twist length.

Champlain Cable “DATARAD JUTP, 15-08277”?2X 0.35.0mm2 BC, 125C Ethernet Cable Class C, Thin wall, 150UT Primary, ErgoflexJacket

高頻參數(shù)要求：

OPEN聯(lián)盟規(guī)范(TC2 100Mbps, TC9 1000Mbps)非常清楚地描述了汽車以太網(wǎng)電纜（不含連接器）的要求。OPEN聯(lián)盟已經(jīng)定義了所需電纜的基本要求- 相關性能參數(shù)（具體值基于不同的目標速率）：

阻抗 Z —> 不同公差范圍的標稱100Ohm

插入損耗 IL —>不同速率水平的平滑的曲線- 取決于頻率

回波損耗RL —> 根據(jù)不同頻率的速率要求

平衡性能 LCL1和LCTL2 —> 速率和電纜設計取決于不同頻率的要求

耦合衰減 —> 僅適用于屏蔽電纜

屏蔽效能 —> 僅適用于屏蔽電纜

車載以太網(wǎng)線纜常見的三種結構

單對以太網(wǎng) (SPE) 是一種通過一對銅線提供以太網(wǎng)傳輸?shù)募夹g，同時還通過數(shù)據(jù)線供電 (PoDL) 向連接的設備傳輸電力。兩對雙絞線 OBD對外通信通常使用的是3、11、12、13 這四個引腳，外加一個引腳8做DOIP激活，在這里面，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖?、11、12、13，這四個引腳用了兩對雙絞線，這四根線跟外部網(wǎng)線中四根進行連接，從而實現(xiàn)跟診斷儀或PCG進行數(shù)據(jù)傳輸。四對雙絞線（線序分T568A和T568B） 上圖是常見的網(wǎng)線，網(wǎng)線的采用四對雙絞線，一般一百兆網(wǎng)絡的話會用到里面1，2, 3,6四根。OBD口的四個引腳要跟網(wǎng)線里某四根線進行一一匹配才能進行車外通信.傳統(tǒng)以太網(wǎng)需要兩對電線才能實現(xiàn)100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，或者需要四對電線才能實現(xiàn)1Gbps的傳輸速率。單對以太網(wǎng)僅使用一對電線以1Gbps的速率傳輸數(shù)據(jù)，傳輸距離可達40m，或以10Mbps傳輸速率可達1000m—顯著減少了電纜尺寸、成本和復雜性。盡管傳統(tǒng)以太網(wǎng)已經(jīng)在整個自動化金字塔中實施，但最低級別(現(xiàn)場級別)的設備仍然經(jīng)常由現(xiàn)場總線協(xié)議控制。SPE提供了一種以太網(wǎng)解決方案，可以在從云到現(xiàn)場的所有級別實施，消除了各種網(wǎng)絡相互“對話”所需的網(wǎng)關和其他硬件的需要。經(jīng)典1Gbps以太網(wǎng)使用帶有四對電線的Cat5電纜，并以高達100MHz的頻率運行。每對都可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，允許傳輸速率高達1Gbps。單對以太網(wǎng)僅使用一對電線，但工作頻率高達600MHz。在這個寬頻帶中，一些頻率發(fā)送數(shù)據(jù)，其他頻率接收數(shù)據(jù)，只需一對電線即可實現(xiàn)1Gbps的傳輸速度，隨著新能源汽車的實用性功能性要求增加，車載以太網(wǎng)需求將增多.

編輯：黃飛

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