10BASE-T1S推動車載網絡的革命

如今，車輛的復雜性正迅速增加，通過部署大量的傳感器、處理器和執行器來提升功能、安全性和效率。隨著汽車技術的發展，對車載網絡系統的需求也與日俱增，需要更高的帶寬和更低的延遲通信來確保功能和安全。

多年來，市場上已經制定了幾種主要（或專門）用于車載網絡的協議

圖 1：許多用于車載網絡的通信協議已被制定出來

雖然每種協議都有獨特的屬性，但由于架構的不斷變化和車載網絡 (IVN) 內傳輸的大量數據，這些協議仍然難以滿足當今汽車的需求。因此，汽車制造商正在尋找新的方案來提供必要的性能和帶寬。

汽車以太網

以太網曾是一種顯而易見的選擇，因為它在計算領域被廣泛采用，帶寬相對較高，成本合理。然而，它應用于汽車有一個顯著的缺點，就是無法以時間敏感模式或確定性模式運行。這是由于以太網運行所固有的載波偵聽多路訪問/沖突檢測 (CSMA/CD) 協議導致的。

為了使汽車行業能夠利用以太網的優勢，已經制定出一種新的協議。這種汽車專用協議版本被稱為10BASE-T1S，它用物理層沖突避免 (PLCA) 取代了 CSMA/CD，以實現對于線控驅動和先進駕駛輔助系統 (ADAS) 至關重要的確定性運行。

由于具備高帶寬和低延遲的特性，汽車以太網越來越廣泛地用于車載信息娛樂系統和 ADAS 系統。以太網對于實現諸如車輛到車輛 (V2V) 和車輛到基礎設施 (V2I) 通信等連接功能發揮重要作用，這對提升安全管理至關重要。

隨著車輛越來越依賴數據驅動，對更高帶寬的需求也將不斷增長，以支持自動駕駛、高清/4K 視頻流和增強現實應用等先進功能。以太網網絡必須提供更快的數據傳輸速率。未來的汽車以太網網絡還應具備超低延遲，以實現自動駕駛的快速決策和響應。

車輛架構和成像方案

對于汽車制造商來說，車輛內不同子系統的組織和互連是需要考慮的重要因素。通常，子系統按功能（例如，傳動系統、底盤、舒適度）進行組織，而與它們在汽車中的位置無關。這會導致布線數量增多，從而增加車輛的成本和重量。

近來，首選方法是根據子系統在汽車中的位置將其“分區”。這導致了非相似功能的聚集，通常根據車內位置命名，例如“右前”、“左后”或類似的名稱。分區架構兼具擴展性和靈活性，能夠相對輕松地執行刪除、添加或升級子系統等更改。它還允許部署冗余和容錯元件，這對于實現關鍵系統所需的功能安全級別至關重要。

雖然分區架構的設計減少了對布線的需求，但也顯著增加了車載網絡骨干傳輸的數據量，需要更高的帶寬、性能和低延遲。為實現自動緊急制動 (AEB) 等 ADAS 功能，傳感器和控制電子器件遍布整個汽車，安全可靠的系統運行依賴于時間敏感網絡 (TSN)，以消除任何延遲差異。即使是依賴多個麥克風的車艙內降噪等系統，也需要時間敏感網絡才能正確運行。

毫無疑問，確定性 (10BASE-T1S) 以太網將在未來車輛中發揮重要作用，特別是在分區架構的骨干網絡方面。MOST 和 FlexRay 等協議不太可能在新設計中使用，但預計 LIN 和 CAN 將繼續發揮作用，特別是在各個“分區”內。

此外，還將繼續進一步制定其他協議，包括 MIPI 聯盟的攝像頭串行接口2 (CSI-2) 和顯示器串行接口 (DSI-2)，這些協議對于當今汽車中 ADAS 和信息娛樂系統連接高分辨率攝像頭、傳感器和顯示器至關重要。另外，MIPI 聯盟和汽車 SerDes 聯盟 (ASA) 正在開發標準化 SerDes 方案。作為此次合作的一部分，我們還在研究提高 MIPI 協議的安全性，并實現攝像頭的非對稱以太網，其中涉及以高帶寬進行發送、以較低帶寬進行接收。但最重要的架構變化是 CAN 將不再作為主要車輛通信骨干的默認協議，而是由以太網承擔這一角色。

安森美與車載網絡

安森美深耕車載網絡領域30余年，擁有廣泛的產品組合，并提供值得信賴的客戶支持和應用支持。我們的產品組合涵蓋現有所有主流的車載網絡技術，例如 LIN、CAN 和 FlexRay，同時我們繼續提供不斷增強的 IP 以更好地滿足汽車行業的要求和需求。

隨著 10BASE-T1S 以太網對汽車行業的重要性不斷增加，我們會將大部分開發資源集中于此。繼最近發布的方案之后，我們正在開發具有更高性能的第二代產品，以幫助行業持續推動分區架構和自動駕駛技術。