【头豹研究院】车载以太网 头豹词条报告系列.pdf

2024-01-08
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智能化与网联化已成为汽车技术转型升级的主流趋势,作为网联化不可或缺的重要组成部分,车内网的建立与可靠运行是智能网联技术成熟与否的关键要素之而车载以太网是车内网功能实现的重要技术手段。车载以太网是一种用以太网连接车内电子单元的新型层域网技术,传输介质采用单对非屏蔽双绞线或光纤,传输速率为100Mbit/s-10Gbit/s,


同时还满定汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延退以及高严苛时间同步实时性等方面的要求,随着人们对车载娱乐、舒适、安全等更高的要求,车载以太网以其更快的传输速率,更低的线束成本和永不过时的技术受到各大整车厂商的青赚。(该调条由头豹数字行研共创作者黄元于2023年8月撰写完成)


时间同步实时性等方面的要求。车载以太网在民用以太网协议的基础上,改变物理接口的电气特性,并结合车载网络需求专门定制新的标准,目前车载以太网已经在部分OEM车型中应用,技术相对较成熟,相较于其它传统网络,如CAN、CANFD、FlexRay,其速率更快,同时可承载数据多。


在汽车网联化、智能化、电动化及共享化发展过程中,如自动驾受、V2文、大数据采集、远程诊断、OTA等新技术的发展都离不开以太网的支持。随着人们对车载娱乐、舒适、安全等更高的要求,以太网以其更快的传输速率,更低的线束成本和永不过时的技术受到各大整车厂商的青。[1]1 : 中国如网车载以太网行业分类[2]传统的车载网络主要有LIN、CAN、FIexRay及MOST。


LIN总线适合用于汽车车窗、天菌、座椅、车内照明等通信速度较低的应用场景,在满足通信速度需求与无需CAN总线性能的同时可进一步降低网络成本,因此在本低与高可靠性特点,已成为各汽车制造商车载网络设计应用的首选网络。FlexRay提供两个独立信道,采用双信道几余结构,基于时间发送报文,所有节点共享高准确时基,实现最高级别的可靠性,该总线用于满足汽车环境下独特的网络需求,支持重要的安全线控技术应用,如线控转向、线控制动等。


MOST用于满足车载信息娱乐应用的特殊需求,内置流媒体数据信道,高数据带宽,支持多种光纤电缆布线方式,EMC性能良好,主要应用于汽车音频、视频数据传输。车载以太网是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术,与传统的以太网最大的区别在于用单对非屏蔽双绞线代替两对非屏蔽双绞线(UTP)电缆,它可以在单对非屏蔽双绞线上实现100Mbit/s甚至1Gbit/s的数据传输速率,车载以太网的物理层采用博通公司的BroadR-Reach技术,BroadR-Reach的物理层(PHY)技术已经由单线对以太网联盟(One-pairEthernetAlliance,OPEN)标准化,因此有时也称车载以太网为BroadR-Reach(BRR)或OABR(OpenAllianceBroadR-Reach)。


车载以太网目前大致可分为三类:IEEE802.1Q、时间触发以太网、以太网音视频桥接(EthernetAVB),其中,AVB是BroadRReach以太网重点支持的应用领域。


时间同步实时性等方面的要求。车载以太网在民用以太网协议的基础上,改变物理接口的电气特性,并结合车载网络需求专门定制新的标准,目前车载以太网已经在部分OEM车型中应用,技术相对较成熟,相较于其它传统网络,如CAN、CANFD、FlexRay,其速率更快,同时可承载数据多。


在汽车网联化、智能化、电动化及共享化发展过程中,如自动驾受、V2文、大数据采集、远程诊断、OTA等新技术的发展都离不开以太网的支持。随着人们对车载娱乐、舒适、安全等更高的要求,以太网以其更快的传输速率,更低的线束成本和永不过时的技术受到各大整车厂商的青。


1 : 中国如网车载以太网行业分类[2]传统的车载网络主要有LIN、CAN、FIexRay及MOST。LIN总线适合用于汽车车窗、天菌、座椅、车内照明等通信速度较低的应用场景,在满足通信速度需求与无需CAN总线性能的同时可进一步降低网络成本,因此在本低与高可靠性特点,已成为各汽车制造商车载网络设计应用的首选网络。


FlexRay提供两个独立信道,采用双信道几余结构,基于时间发送报文,所有节点共享高准确时基,实现最高级别的可靠性,该总线用于满足汽车环境下独特的网络需求,支持重要的安全线控技术应用,如线控转向、线控制动等。MOST用于满足车载信息娱乐应用的特殊需求,内置流媒体数据信道,高数据带宽,支持多种光纤电缆布线方式,EMC性能良好,主要应用于汽车音频、视频数据传输。车载以太网是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术,与传统的以太网最大的区别在于用单对非屏蔽双绞线代替两对非屏蔽双绞线(UTP)电缆,它可以在单对非屏蔽双绞线上实现100Mbit/s甚至1Gbit/s的数据传输速率,车载以太网的物理层采用博通公司的BroadR-Reach技术,BroadR-Reach的物理层(PHY)技术已经由单线对以太网联盟(One-pairEthernetAlliance,OPEN)标准化,因此有时也称车载以太网为BroadR-Reach(BRR)或OABR(OpenAllianceBroadR-Reach)。


车载以太网目前大致可分为三类:IEEE802.1Q、时间触发以太网、以太网音视频桥接(EthernetAVB),其中,AVB是BroadRReach以太网重点支持的应用领域。根据应用领域不同分类IEEE802.1Q定义在桥接局域网体系结构中VLAN桥的概念、操作和管理机制,主要规定VLAN的实现方法,该技术标准主要用于以太网数据包优先级标记,并且在IEEE802.1Q数据包头增加3bit来存储优先级,总共包含8个优先级。其主要用来将大型网8络划分为多个小网络,由此解决广播和组播不占更多带宽的问题。


IEEE802.1Q在实际的车载以太网音视频桥接应用中,可以提供一种轻量化的、可靠的方法来改善车载网络的服务质量。时间触发以太网简称TTEthernet,是一种实时的以太网解决方案,TT代表时间铭发,指报文根据一个确切的时间调度表进行传输,报文的传输延迟时间是确定的,时间延退抖动是微秒量级,TTEthernet相对传统时问触发以太以太网而言增加同步功能,并且对IEEE802.3完全兼车载以太网客,可实现将各种网络应用、语音视频、远程监控数分类据、多媒体数据流和诊断信息在同一网络中传输。


由于车载网络设计采用静态网络拓扑,对于通信数据、控制数据的时间和负载要求具有可预估性,TTEthernet完全可以满足。以太网音视频桥接(Ethermetaudio/videoBridging),简称EthernetAVB,它是IEEE802协议族开放标准的增强版本,AVB包含IEEE802.1AS-2011(gPTP-精准时钟定时和同步协议),IEEE802.1Qat以太网音视频(流预留协议),IEEE802.1QaV(队列及转发协桥接议),这三者合起来构成一个AVB系统。


同时也包含IEEE802.3以太网标准,以提供服务质量(QoS)保证从而允许网络处理音视频(A/V)数据。在汽车环境中,AVB还能满足更广义的时效性网络要求,使通过一个网络来处理信息娱乐、身体控制、辅助驾驶和一些安全相关功能。

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