車用以太網網絡穩(wěn)步邁向主流

　　在越來越多迫切將汽車連接到外在世界的需求帶動下，車用乙太網路盡管緩慢嶄露頭角，但成為車載網路骨干之勢已不可擋。

　　先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的進步以及自動駕駛車的出現，成為助長“汽車內部需要感測器資料進行傳送”的兩大趨勢。恩智浦半導體(NXP Semiconductors)車載網路產品線副總裁兼總經理Toni Versluijs解釋，在這種情況下，汽車需要一種能夠處理高達100Mbps資料率(FlexRay的10倍)的拓撲。

　　包括博通(Broadcom)與恩智浦等晶片公司，以及像BMW等汽車OEM已經開始擁抱車用乙太網路標準——BroadR-Reach，這是一項由‘單對乙太網路聯盟’(OPEN Alliance)所定義的技術標準。

　　但車用乙太網路至今發(fā)展得如何呢?

　　盡管BroadR-Reach在近年來逐漸取得了動能，但目前唯一采用基于BroadR-Reach車用乙太網路的汽車仍是BMW的X5系列休旅車。BMW目前采用的還是初步的建置方案，據稱僅用于連接汽車的攝影機至選配的環(huán)景系統(tǒng)電子控制單元(ECU)。

　　那么，其他的汽車制造商在哪兒呢?是什么原因讓他們對使用車用乙太網路卻步呢?

　　車用乙太網路懷疑論者質疑BroadR-Reach的規(guī)格、晶片以及缺少IEEE標準;例如涉及BroadR-Reach的IP議題、晶片供應有限，以及需要更多功能特色——在同步時更快的資料率與效率。汽車業(yè)界要求的時間關鍵型應用還需要更多的改進與完善。

　　博通在2011年12月首次推出BroadR-Reach乙太網路產品

　　微芯科技(Microchip)是唯一一家采用媒體導向系統(tǒng)傳輸(MOST)技術標準作為車載資訊娛樂骨干的晶片供應商，因此也一直附和汽車制造商采用BroadR-Reach速度緩慢的看法。

　　微芯科技副總裁Dan Termer指出，汽車OEM與一線廠商目前都在呼吁車用乙太網路“還未能準備好迎接黃金時代。”他并補充說，汽車業(yè)界正開始發(fā)現基于BroadR-Reach的乙太網路規(guī)格、硬體工具與軟體層都還“尚未到位”。

　　恩智浦在上個月初推出據稱是“首款包括乙太網路收發(fā)器(TJA1100)與乙太網路交換器(SJA1105)的真正汽車產品組合，”或許能夠在此時帶來一線曙光。

　　Versluijs在接受記者采訪時表示，恩智浦“真正的”車用乙太網路收發(fā)器是一款“專為汽車應用打造的技術”。他解釋說，這款新晶片方案擁有汽車產業(yè)長久以來所期待的多項硬體功能，同時還提供符合汽車OEM與一線廠商嚴格期待的“軟”功能。

　　例如，恩智浦乙太網路部門總監(jiān)Guenter Sporer表示，其車用乙太網路PHY不僅包含-40℃至+125℃的汽車級溫度范圍，還具備監(jiān)控電源電壓的診斷功能、支援低功耗睡眠模式，以及MIDI接腳提供靜電放電(ESD)和暫態(tài)保護。

　　Versluijs強調恩智浦在汽車市場的經驗，“我們瞭解1ppm——百萬分之一的元件故障機會——會對于一線廠商與汽車OEM造成什么影響。”作為一家晶片供應商，當故障發(fā)生時就得準備好迅速采取行動以及進行深入的分析，他解釋說：“我們知道與他們合作以及共同解決問題的重要性。”

　　恩智浦也有信心可讓晶片按時交貨。新的乙太網路收發(fā)器TJA1100原型已可提供樣片，預計將在年底前進入量產。該公司表示，恩智浦首款乙太網路交換器SJA1105已經交由汽車制造商測試，可根據客戶要求提供。

　　BroadR-Reach技術IP

　　Gartner公司研究總監(jiān)James Hines表示，“對于汽車級元件除了一般擴展的溫度范圍以及可靠性的品質要求外，乙太網路在汽車應用中的主要技術挑戰(zhàn)一直是在汽車的電子訊號嘈雜環(huán)境中維持訊號完整性。”

　　但是，BroadR-Reach的規(guī)格能夠解決這個問題，Hines說，“讓恩智浦的產品‘真正專用于汽車解決方案’的事實是他們采用了BroadR-Reach標準。”

　　另一方面，微芯科技汽車資訊系統(tǒng)部門資深經理Henry Muyshondt認為大多數的汽車制造商并不可能直接跳向現行的BroadR-Reach標準，“他們寧愿等待基于IEEE規(guī)格的晶片出現。”IEEE目前正根據BroadR-Reach開發(fā)“更通用的標準”。這些標準包括100Base-T1和1000Base-T1。

　　在IEEE的標準化以及即將以100BASE-T1之名發(fā)布的技術，“將進一步提高對于這項技術的接受度”，恩智浦公司也認同這樣的看法。

　　不過，Gartner的Hines指出，還有晶片供應商的問題。

　　“目前推動車用乙太網路導入的主要障礙在于汽車OEM與一線電子設備制造商的顧慮，他們擔心市場上的供應商還太少。只要博通仍控制著BroadR-Reach晶片的關鍵IP，這種顧慮可能還會持續(xù)存在。”

　　他解釋說，博通握有多項與乙太網路技術相關的專利，經由OPEN聯盟推動成為BroadR-Reach品牌的汽車連網解決方案。

　　博通授權技術給恩智浦以及其他晶片供應商。麥瑞半導體(Micrel)和Marvell則開發(fā)自己的車用乙太網路PHY和交換機產品組合(當然麥瑞半導體現在已經是微芯科技的一部份了)，但兩家公司都不是OPEN聯盟的成員。因此，在Hines看來，“互通性仍然會是一個問題。”

　　由于OPEN聯盟倡議的BroadR-Reach標準得到大多數的業(yè)界支持，他說，“這項標準最有可能脫穎而出，成為車用乙太網路的主導標準。”

　　車內不同網路共存?

　　恩智浦對于自家公司為全球汽車產業(yè)出貨CAN、LIN和FlexRay收發(fā)器已達60億套的成績感到自豪，“平均每天供應兩百萬套收發(fā)器。”該公司并強調，乙太網路“將補強這些現有的標準，并在未來的幾個汽車世代取代MOST。”

　　業(yè)界分析人士認為，MOST最終將被乙太網路超越。但他們也指出，未來將會有更多不同的連網技術持續(xù)在汽車內部共存。

　　例如，針對連接車載資訊娛樂顯示器與基于攝影機的ADAS應用，乙太網路與MOST都不會是現有任務的優(yōu)先選擇。

　　目前，單對車用乙太網路支持高達100Mbps的速度。受限于100Mbps頻寬使得更高解析度的視訊必須在攝影機端先行壓縮，而在鏈路的另一端再進行解壓縮。

　　相反地，當今典型的ADAS采用低壓差分訊號、低雜訊、低功耗與低振幅的方法，透過銅纜線實現Gbps級的高速資料傳輸。

　　延遲是另一個值得關注的問題。以ADAS來看，在多臺攝影機系統(tǒng)中的視訊訊框必須同步?；谝姨W路的應用通常使用音訊—視訊橋接(AVB)軟體來同步攝影機。除了壓縮編碼/解碼以及進行封包可能導致高達10毫秒或更高的乙太網路攝影機延遲以外，當然還得考慮到由AVB產生的額外開銷。

　　IHS Technology汽車半導體總分析師Luca De Ambroggi認為，甚至是在這一波ADAS廣泛采用的浪潮下，還有其他許多連網技術將同時存在。由于“乙太網路的安全應用涵蓋仍然有限，我們看到FlexRay還會持續(xù)出現在ADAS主動系統(tǒng)中，因為它的容錯標準與即時性能等優(yōu)點。乙太網路一開始將會作為FlexRay的冗余通道，并在持續(xù)一段時間后才會完全取代。”

　　車內網路應用概況：乙太網路/IP將與頻寬標準(如CAN)共存

　　現在再回頭看看微芯科技。

　　這家總部位于美國亞利桑那州Chandler的晶片公司并非對于車用乙太網路的未來潛力視而不見。但該公司也相當清楚汽車產業(yè)有多么地保守。

　　微芯科技的賭注就押在汽車制造商一向“緩慢、零星采用新技術的方式，”Termer解釋說：“汽車制造商并不會在很快的時間內突然抽換掉已經安裝在汽車中的現有匯流排系統(tǒng)。更重要的是，微芯科技將持續(xù)開發(fā)MOST裝置，以滿足汽車產業(yè)的需求。”

　　于此同時，恩智浦依然看好其車用乙太網路的發(fā)展前景。

　　從過去幾年來與汽車OEM和一線廠商之間廣泛且密集的合作基礎下，該公司表示，“我們觀察到市場上對于OPEN聯盟推廣的BroadR-Reach技術接受度真的開始加速提升了。”

　　根據NXP 指出，“目前已有幾家OEM正著手乙太網路解決方案的開發(fā)，并預計將在2018年至2020年推出的下一代汽車中導入這項技術方案。”