車載以太網(wǎng)：下一代聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓汽車更智能

本刊實(shí)習(xí)記者 | 許冬琦（整理編譯）

車載以太網(wǎng)將多種車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)整合為一體，實(shí)現(xiàn)徹底的互聯(lián)互通，提高汽車安全性的同時(shí)，也降低了汽車廠商研發(fā)和生產(chǎn)成本，有望成為汽車行業(yè)公認(rèn)的下一代聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

為了提高汽車的安全性，用戶開(kāi)始不斷要求提高車輛的駕駛控制性能，這就需要更高速、更可靠的通信網(wǎng)絡(luò)；隨著汽車內(nèi)電子產(chǎn)品和部件的不斷增加和普及，攝像頭、診斷、自動(dòng)泊車、信息娛樂(lè)等系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換對(duì)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的帶寬提出了挑戰(zhàn)。客戶需要靈活和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的互連解決方案，以滿足對(duì)無(wú)縫集成在汽車網(wǎng)絡(luò)中的信息、娛樂(lè)及安全功能日益增長(zhǎng)的需求。

汽車廠商希望能夠統(tǒng)一車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，而以太網(wǎng)則有希望將多種車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)整合為一體，實(shí)現(xiàn)徹底的互聯(lián)互通。在CES2012上，Broadcom（博通）公司展臺(tái)展出了在車輛上使用以太網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新。其中演示了汽車制造商除了提供車載信息娛樂(lè)功能，還可以加入保證駕駛員的安全的功能，例如，當(dāng)有其他駕駛者進(jìn)入你的車道時(shí)，通過(guò)攝像頭就可以捕捉到。

未來(lái)汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

對(duì)于車載以太網(wǎng)這一下一代聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，各汽車公司紛紛表示出濃厚的興趣。2013年寶馬X5模型車的360度全景泊車系統(tǒng)中將首次采用以太網(wǎng)寬帶技術(shù)，豐田也將采用同時(shí)涵蓋控制系統(tǒng)及信息系統(tǒng)的車載以太網(wǎng)技術(shù)。

而早在2010年，寶馬汽車就和半導(dǎo)體供應(yīng)商博通公司共同提出了汽車以太網(wǎng)技術(shù)。以太網(wǎng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化和通信行業(yè)，比起汽車中另一個(gè)寬帶技術(shù)MOST而言，能夠更加迅速地把硬件、軟件和研發(fā)成本降下來(lái)，因此寶馬視其為下一代關(guān)鍵技術(shù)，從2005年就通過(guò)收購(gòu)等方式介入該領(lǐng)域的研發(fā)。豐田在2007~2008年也開(kāi)始考慮采用以太網(wǎng)。該公司在2004年成立了計(jì)劃實(shí)現(xiàn)車載LAN接口規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化等團(tuán)體，并與日本國(guó)內(nèi)汽車廠商及部件廠商等積極進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。

汽車網(wǎng)絡(luò)屬于一個(gè)新興應(yīng)用，并且在近年獲得了非常迅猛的發(fā)展，而隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的演進(jìn)，以太網(wǎng)的發(fā)展速度遠(yuǎn)超過(guò)了其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。博通公司基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)汽車網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品高級(jí)產(chǎn)品線經(jīng)理Timothy Lau先生指出，以太網(wǎng)的特點(diǎn)是低成本、高帶寬，非常適合汽車市場(chǎng)中的車載娛樂(lè)、視像系統(tǒng)應(yīng)用，可取代那些需要高帶寬的應(yīng)用。

與此同時(shí)，車載網(wǎng)絡(luò)需要兼容性和開(kāi)放的架構(gòu)去支持，必須具備可擴(kuò)展性，支持多種系統(tǒng)和設(shè)備，需要具有融合能力和開(kāi)放的架構(gòu)。博通公司發(fā)布了其面向車載網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)系列產(chǎn)品，進(jìn)入汽車市場(chǎng)。同時(shí)，博通公司、恩智浦半導(dǎo)體公司、飛思卡爾半導(dǎo)體公司和哈曼國(guó)際公司宣布，成立一個(gè)特別興趣小組（SIG）——OPEN聯(lián)盟（One-Pair Ether-Net），以促進(jìn)基于以太網(wǎng)的汽車互連的廣泛采用，寶馬和現(xiàn)代汽車公司也共同參與組建了開(kāi)放聯(lián)盟。

該聯(lián)盟的宗旨是促進(jìn)建設(shè)一個(gè)未來(lái)汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放系統(tǒng)。基于以太網(wǎng)技術(shù)提供高達(dá)100Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)速度，可以提供更快、更輕的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；同時(shí)建議使用單一非屏蔽雙絞線電纜，這樣一方面有助于減輕車重，另一方面也可以有效提高汽車燃油效率，對(duì)環(huán)境有益。在機(jī)載系統(tǒng)方面，由于布線成本低，也降低了生產(chǎn)開(kāi)支，使得一些汽車公司受益。

國(guó)際汽車零部件供應(yīng)商大陸也已加入這個(gè)開(kāi)放聯(lián)盟。大陸集團(tuán)執(zhí)行董事會(huì)成員和內(nèi)部分工負(fù)責(zé)人赫爾穆特·Matschi認(rèn)為，“使用以太網(wǎng)是汽車電子系統(tǒng)集成的理想解決方案，在開(kāi)放聯(lián)盟中，我們可以定義整個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，從而最大限度地縮短開(kāi)發(fā)成本。同時(shí)通過(guò)這種方式，可以進(jìn)一步協(xié)調(diào)與世界汽車消費(fèi)類電子產(chǎn)品在安全管理的方式。”

博通專門針對(duì)汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)的嚴(yán)格要求推出全球第一個(gè)以太網(wǎng)汽車互連解決方案系列，允許多個(gè)車輛系統(tǒng)（如信息娛樂(lè)系統(tǒng)，自動(dòng)駕駛輔助）同時(shí)訪問(wèn)單一非屏蔽雙絞線電纜的信息，并能夠以單對(duì)非屏蔽雙絞線提供100Mbit/s及更高的寬帶性能，將互連成本顯著降低80%，并使電纜重量減輕30%。汽車制造商也可以顯著降低連接成本和布線重量，并幫助實(shí)現(xiàn)從多種封閉式應(yīng)用系統(tǒng)向開(kāi)放的、可擴(kuò)展的基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的遷移。

實(shí)現(xiàn)徹底的互聯(lián)互通

汽車網(wǎng)絡(luò)目前有LIN、CAN、Flexray等幾種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，這些網(wǎng)絡(luò)各自獨(dú)立，并沒(méi)有連接起來(lái)。汽車廠商希望能夠統(tǒng)一車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，而以太網(wǎng)則有希望將多種車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)整合為一體，實(shí)現(xiàn)徹底的互聯(lián)互通。

博通基于標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)專利技術(shù)BroadR-Reach的一個(gè)具體的應(yīng)用案例有ADAS——駕駛員輔助系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)物體檢測(cè)，停車時(shí)查看四周情況，車道偏離報(bào)警和遠(yuǎn)光控制。此外還有信息娛樂(lè)系統(tǒng)和車載診斷系統(tǒng)。

博通、飛思卡爾和OmniVision也推出了3方共同開(kāi)發(fā)的360度全景消車輔助系統(tǒng)，這是全球第一款基于以太網(wǎng)的泊車輔助系統(tǒng)。其中采用了博通BroadR-Reach BCM89810獨(dú)立型物理層收發(fā)器（PHY）、Freescale 32位微控制器（MCU）和OmniVision CMOS圖像傳感器。該系統(tǒng)將在寶馬2013年推出的X5模型車上亮相。而且，專門提供高端音響設(shè)備的哈曼國(guó)際也正在開(kāi)發(fā)基于以太網(wǎng)的汽車音響系統(tǒng)。

恩智浦半導(dǎo)體也宣布進(jìn)軍汽車以太網(wǎng)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，成為首家在車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中采用博通BroadR-Reach以太網(wǎng)技術(shù)的汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商。根據(jù)Gartner公司的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2014年，全球汽車半導(dǎo)體收入將超過(guò)250億美元。恩智浦公司汽車業(yè)務(wù)部戰(zhàn)略與新業(yè)務(wù)副總裁Lars Reger表示：“汽車以太網(wǎng)是我們種類繁多的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品下一步的必然發(fā)展方向，可使我們的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)從LIN、CAN和FlexRay直至以太網(wǎng)的演進(jìn)。”作為車載網(wǎng)絡(luò)電子元件的實(shí)力供應(yīng)商，恩智浦此舉使BroadRReach成為車載以太網(wǎng)領(lǐng)域?qū)嶋H的開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)使用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將多種車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)整合為一體，可以使汽車更安全、舒適、便利，并且能夠更迅速地響應(yīng)變化的輸入信號(hào)，未來(lái)車輛將會(huì)變得更“聰明”。

（文章摘自BROADCOM《In-Car Ethernet Paves the Way for New Features, Increased Efficiency》、Intertraffic.com《Continental says Ethernet is car networking technology of the future》、carsales.com.au《Hyundai, BMW get behind Ethernet》、EETimes《Broadcom launches connected-car Ethernet portfolio》）。

OPEN聯(lián)盟促進(jìn)將100Mbit/s以太網(wǎng)互連作為汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

在短期內(nèi)，SIG的成員將努力發(fā)展全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持網(wǎng)絡(luò)遷移應(yīng)用，推出第三方測(cè)試的機(jī)會(huì)，并建立認(rèn)證程序。OPEN聯(lián)盟旨在促進(jìn)將100Mbit/s以太網(wǎng)互連作為汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)并加以廣泛采用，該聯(lián)盟計(jì)劃在未來(lái)數(shù)月內(nèi)增加更多汽車供應(yīng)商和制造商成員。所有有興趣的OPEN聯(lián)盟成員公司都可以獲得使用BroadR-Reach性能規(guī)范的許可，只需按照RAND條款從博通獲得一個(gè)許可證即可。