探究以太網技術在汽車通信中的應用

談炎明

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣州 511400）

汽車以太網技術的信息傳輸量大，傳輸效率高，而且信息傳遞可靠，已經成為汽車車載通信的主流技術。OPEN Alliance SIG聯盟、AVNU聯盟等紛紛制定了汽車以太網通信協議，對以太網技術在汽車車載通信中的應用和推廣起到重要推動作用。在汽車以外網技術的支持下，車載通信效率和質量將得到進一步提升，從而為行車安全提供保障。

1 汽車通信技術的發展

1.1 早期汽車車載通信技術

汽車車載通信技術是汽車內部電子系統采取的信息通信和交互方式。在上世紀九十年代及以前，車載通信主要采用點對點的通信方式。但隨著汽車電子零件數量的快速增加，汽車功能越來越復雜，對車載通信的要求也越來越高。簡單的點對點通信無法適應汽車車載通信技術的發展需要。在上世紀九十年代前后，汽車串行總線通信技術得到研究與應用，于1987年時推出了第一個CAN總線控制芯片，并于1991年時推出CAN2.0規范，率先在Benz S系列汽車上得到搭載。自此以后，CAN總線通信技術在很長一段時間內成為汽車車載通信的主流技術，吊、寶馬、沃爾沃、大眾等汽車品牌均安裝了總線通信系統[1]。

1.2 汽車以太網技術

隨著汽車通信技術的發展以及人們對汽車性能要求的不斷提高，為了滿足復雜的車載電子系統通信需求，以太網技術在汽車通信領域逐漸得到應用。在汽車智能聯網發展趨勢下，通信帶寬需求快速增長，雷達、高清攝像頭、智能傳感器等，都會產生較大的信息傳輸量，而且對信息傳輸的實效性要求較高，需要有足夠快的信息傳輸速度。在此情況下，上述使用的CAN、FlexRay、MOST總線系統等，都難以滿足要求。采用汽車以太網技術則可以同時滿足車載通信的大信息量、高速率、高實時性傳輸要求，是目前汽車通信技術的重要發展方向[2]。

2 以太網技術在汽車通信中的具體應用

2.1 OPEN Alliance SIG聯盟與Broad-Reach技術標準

為促進以太網技術在汽車通信領域的應用，實現以太網技術的標準化建設目標，許多芯片廠商和汽車生產廠商組成聯盟，從事汽車以太網技術標準研究工作。其中具有代表性的是OPEN Alliance SIG聯盟和AVNU聯盟。OPEN Alliance SIG聯盟是由Broadcom公司組織成立的以太網聯盟，其目的是促使以太網連接成為一種汽車網絡標準應用方式。該聯盟主要以BroadR-Reach作為技術開發標準，聯盟核心成員為寶馬、飛思卡爾、博通、哈曼等汽車廠商以及其他芯片、零部件制造廠商。BroadR-Reach技術主要采用1對非屏蔽雙絞線，實現百兆以太網全雙工功能，其有效通信距離超過15m。該技術與傳統百兆以太網技術不同，由于借鑒了千兆以太網技術，并采用與傳統以太網相同的接口，使其功能性能得到顯著提升，能夠為通信效率及可靠性提供保障。BroadR-Reach技術采用特定物理編碼子層和物理媒體層，使用4B3B和3B2T編碼方式，MMI到PAM-3的編碼過程如圖1所示。

圖1 MMI到PAM-3編碼過程

2.2 AVNU聯盟與AVB/TSN以太網標準

AVNU聯盟關于以太網技術的研究則側重與以太網技術在汽車專業音頻和視頻市場的引入，其主要成員包括英特爾、哈曼、博通、思科等。通過采用面向LAN橋接的IEEE標準，實現了以太網媒體功能的擴展。AVNU聯盟在引入以太網技術的過程中，根據汽車的實際應用特點對其進行了改進，并制定了以太網標準協議。由AVNU聯盟制定和推廣的以太網標準協議為AVB/TSN標準。該標準由兩部分組成，即AVB標準和TSN標準，其中，AVB標準以完成編制，而TSN標準則仍在修訂過程中。AVB標準主要包含IEEE1722標準、802.1AS標準等，通過建立音頻、視頻傳輸機制，實現AVB系統時鐘同步功能，使以太網技術能夠應用與車載影音娛樂系統。TSN標準的構建目標則是提供一種更加可靠的數據傳輸機制，其主要應用目標是主動駕駛和輔助駕駛安全系統。

3 結束語

綜上所述，以太網技術在汽車通信中的應用范圍越來越廣泛，已經成為整車通信的主要方式，而且能夠顯著提升汽車通信的穩定性、可靠性和通信效率。通過對汽車通信技術的發展以及以太網技術的研究應用情況進行研究，可以為汽車通信系統設計提供參考，也能夠在一定程度上促進以太網技術在汽車通信領域的應用推廣。