车载总线进入以太网时代,将组成车域网
汽车总线发展从CAN、LIN、LVDS到MOST、FLEXRAY,再到现在进入1TPCE、RTPGE以太网技术阶段。
2008年前后起用于OBD故障自我诊断。而2013年以后,其用途扩展到周边监控用摄像头系统、运行辅助系统及影像传输领域。2015年以后,以太网的应用范围逐步扩大到将综合了车身系统、控制系统、安全系统及信息系统等的网关连接起来的主干网络。甚至就控制系统,也有车厂考虑在部分车型采用。2017之后,随着汽车智能化、网联化、自动化的发展,诸如ADAS、HUD、高品质车载娱乐影音、OTA远程升级、V2X、大数据、云计算等一系列技术在汽车上的应用,导致Ethernet在车机上的使用变得更急迫和广泛起来。
据预测,到2020年,汽车中部署的以太网端口将达5亿个。
先看看传统车载总线的对比,再来看以太网总线能解决哪些痛点。传统车载总线见下图:
那么,加入以太网能解决哪些问题或扩展哪些功能呢:
- 高带宽,低成本:以太网协议非常成熟,所以成本低,带宽已经可以到万兆甚至用SFP方式到400Gbps都不是问题。
- 支持各种协议:可以同时支持AVB(音视频桥)、TCP/IP(因特网TCP/IP协议)、DOIP(以太网上诊断)、SOME/IP(基于IP面向服务可扩展中间件)、TSN(时间敏感网络)、POE(以太网供电)、EEE(高效节能以太网)等等协议。
- 适应未来的能力:从100Base-T到1000Base-T,将来还可以到万兆以太网,满足自动驾驶、无人驾驶等高带宽情景。
- 无线功能:支持现在的Wifi,以及将来IEEE802.11p这种汽车环境无线存取的Wifi。
当然,从支撑消费类的以太网变更到支撑汽车的以太网,必须解决之前以太网的实时性和故障安全问题,这块的进展就是增加了新的协议,比如IEEE802.1AS/Qat/Qav/BA等4个新协议能实现提前为特定用途确保通信带宽的“带宽预约”及时间同步,并将延迟时间控制在7跳点(hop)、2ms以下。
下图为车载以太网发展趋势,预计将在2025年之后发展成熟:
预测最终汽车上的整个电子系统可以组成一个混合总线的车域网,如下图所示:
在该架构下,车域网内总线、器件会很多,电磁兼容、电磁干扰的测试必不可少,至少需要做到下图所示的测试: