車(chē)載以太網(wǎng)是連接車(chē)內(nèi)不同汽車(chē)電子設(shè)備的一種新型局域網(wǎng)技術(shù)。不同于傳統(tǒng)以太網(wǎng)的點(diǎn)在于，傳統(tǒng)以太網(wǎng)使用4對(duì)非屏蔽雙絞線電纜，而車(chē)載以太網(wǎng)在單對(duì)非屏蔽雙絞線上即可實(shí)現(xiàn)百兆、千兆(G/s)甚至萬(wàn)兆(10G/s)級(jí)的傳輸速率。

有趣的是，最新的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——寶馬X5中的汽車(chē)以太網(wǎng)——于2013年問(wèn)世，這比以太網(wǎng)最初發(fā)明的時(shí)間晚了40多年。人們可能會(huì)想到一個(gè)明顯的問(wèn)題:為什么經(jīng)過(guò)這么多年后，以太網(wǎng)現(xiàn)在對(duì)汽車(chē)聯(lián)網(wǎng)如此具有吸引力?

隨著高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)以及主動(dòng)安全系統(tǒng)甚至是自動(dòng)駕駛等新技術(shù)的出現(xiàn)，CAN的網(wǎng)絡(luò)帶寬及傳輸速度不能滿(mǎn)足于汽車(chē)內(nèi)部的龐大數(shù)據(jù)量的傳輸。近年來(lái)，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量需求飛速增長(zhǎng)，這一趨勢(shì)沒(méi)有放緩的跡象，是的以太網(wǎng)比CAN或FlexRay等傳統(tǒng)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)更適合新的技術(shù)。

車(chē)載以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

由于以太網(wǎng)幾十年來(lái)一直是局域網(wǎng)(LANs)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，它在各種通信方式的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。隨著時(shí)間的推移，已經(jīng)開(kāi)發(fā)、實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證了大量傳輸方法和協(xié)議，以提供在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的豐富功能。

TCP/IP是實(shí)現(xiàn)Internet連接和應(yīng)用程序的協(xié)議套件，從一開(kāi)始就在以太網(wǎng)上使用，帶來(lái)了諸如電子郵件、萬(wàn)維網(wǎng)訪問(wèn)、文件傳輸、即時(shí)消息傳遞等基本功能。音頻-視頻橋接(AVB)是另一套通信標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)用于在以太網(wǎng)上運(yùn)行，將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為適合于高質(zhì)量信息娛樂(lè)系統(tǒng)的音頻和視頻流的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。除了TCP/IP、AVB和其他通信套件提供給以太網(wǎng)的成千上萬(wàn)個(gè)應(yīng)用程序之外，還有許多協(xié)議實(shí)現(xiàn)了支持功能，如地址解析、網(wǎng)絡(luò)跟蹤、時(shí)鐘同步等。所有這些都是在IEEE和Internet Engineering Task Force (IETF)等組織定義的標(biāo)準(zhǔn)中定義的。

所有這些協(xié)議、套件、應(yīng)用程序和實(shí)用程序都被設(shè)計(jì)為在任何類(lèi)型的以太網(wǎng)上運(yùn)行，而不管它的底層實(shí)現(xiàn)如何。因此，立即將以太網(wǎng)應(yīng)用到汽車(chē)上意味著這些能力也可以應(yīng)用到汽車(chē)上。反過(guò)來(lái)，這使汽車(chē)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)人員能夠訪問(wèn)大量的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、廣泛實(shí)現(xiàn)和徹底“經(jīng)過(guò)實(shí)戰(zhàn)測(cè)試”的功能和能力。

此外，以太網(wǎng)不僅為汽車(chē)公司提供了無(wú)數(shù)的協(xié)議和應(yīng)用選項(xiàng)，還使它們獲得了更大的人力資本池，使傳統(tǒng)技術(shù)和汽車(chē)技術(shù)公司之間實(shí)現(xiàn)了以前不可能實(shí)現(xiàn)的協(xié)同增效。車(chē)輛中的電子控制單元(ecu)之間的通信將不再基于該行業(yè)獨(dú)有的技術(shù);他們將使用幾乎所有其他行業(yè)的相同技術(shù)。這反過(guò)來(lái)又會(huì)使行業(yè)間的合作變得更容易，為先進(jìn)的功能和用途開(kāi)辟了可能，這些功能和用途到目前為止還只是推測(cè)，而其他的還有待于設(shè)想。我們將很快擁有先進(jìn)的音頻和視頻流媒體功能的汽車(chē)，傳統(tǒng)上只有在家庭或?qū)I(yè)系統(tǒng)中才能找到;汽車(chē)與收費(fèi)亭交談;智能充電系統(tǒng);以及自動(dòng)駕駛汽車(chē)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。汽車(chē)和非汽車(chē)行業(yè)的整合趨勢(shì)是由博通(Broadcom)這樣的公司主導(dǎo)的。博通是一家總部位于加州的半導(dǎo)體公司，傳統(tǒng)上它的大部分收入來(lái)自汽車(chē)行業(yè)以外，但現(xiàn)在它正在成為這個(gè)市場(chǎng)的一個(gè)重要參與者。

車(chē)載以太網(wǎng)的未來(lái)趨勢(shì)

在過(guò)去的20年里，汽車(chē)行業(yè)的電子工程師們所面臨的挑戰(zhàn)之一就是CAN技術(shù)(占主導(dǎo)地位的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù))所提供的帶寬不足。博世在1980年開(kāi)發(fā)出的CAN，它的標(biāo)稱(chēng)速度1 Mb/s，超過(guò)了當(dāng)時(shí)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枰?。然而，汽?chē)工業(yè)也不能幸免于摩爾定律的影響，摩爾定律指出晶體管的密度——因此微處理器的計(jì)算能力每?jī)赡攴环?。隨著ecu處理能力的提高，連接這些ecu的網(wǎng)絡(luò)需要的帶寬也相應(yīng)增加。在過(guò)去的二十年里，汽車(chē)中的ecu已經(jīng)變得比他們的早期前輩更強(qiáng)大，而CAN一直保持在其固定的極限1Mb/s。時(shí)代在變化，技術(shù)在發(fā)展。我們可以預(yù)見(jiàn)到，未來(lái)汽車(chē)中CAN的地位一定會(huì)被高速傳輸速度的車(chē)載以太網(wǎng)取代。