车载以太网的主要技术及概况

车联网的脚步越来越近，各车企都在硬件、软件甚至系统平台上打响了争夺战。现在车联网最后一道关口也要打通了——联网汽车内的以太网方案正在加紧布局，让车主和乘客在汽车内即可享受方便的上网环境。

随着汽车电子的日益复杂化、联网化和宽带化，车载以太网顺应此发展趋势在车内具有了广阔的发展空间。本文就对车载以太网的主要技术及其概况进行简要的分析和介绍。

什么是车载以太网?

在了解车载以太网之前，我们先来瞧瞧“以太网”。作为一种局域网技术，以太网经历了40多年的发展历程，由于具备广泛应用，具有技术成熟、高度标准化、带宽高以及低成本等优势，以太网成为了现今局域网中最通用的通信协议标准。本文所讲的车载以太网，就是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术。

随着车载电子系统的日益精密，汽车具备了自动驾驶、摄像头和信息娱乐系统等功能，以太网可以成为将他们融合在一起的最佳选项。同时，汽车电子化的快速发展使车内电子产品数量逐年增加，复杂性日益提高，以太网所具有的技术优势也可以很好地满足汽车制造商对车内互联网络的需求。

对此有专家预测，以太网技术在汽车上的应用，不仅会带来汽车“神经系统”的革命，也会带来整个汽车应用的变革。

车载以太网的主要技术介绍

推动这场革命的动力在于技术，下面将分别介绍车载以太网的主要技术。

1.物理层PHY

车载以太网使用单对非屏蔽电缆以及更小型紧凑的连接器，使用非屏蔽双绞线时可支持15m的传输距离(对于屏蔽双绞线可支持40m)，这种优化处理使车载以太网可满足车载EMC要求。100M车载以太网的PHY采用了1G以太网的技术，可通过使用回声抵消在单线对上实现双向通信。

2.“一对数据线供电”PoDL

以太网供电PoE技术于2003年推出，可通过标准的以太网线缆提供15.4W的供电功率。在一条电缆上同时支持供电与数据传输，对进一步减少车上电缆的重量和成本很有意义。由于常规的PoE是为4对电缆的以太网设计的，因此专门为车载以太网开发了PoDL，可在一对线缆上为电子控制单元ECU的正常运行提供12VDC或者5VDC供电电压。

3.先进电缆诊断ACD

ACD功能可以通过分析反射信号的幅度和延迟来检测电缆的故障位置，这对于实现车载以太网连接的高度可靠性至关重要。

4.高能效以太网

当关闭引擎时，车上电子单元并不是全部关闭，这时需要用电池供电，而电池的电量又是有限的，这种情况下可采用高效能以太网技术，通过关闭不再用的网络以降低耗电量。

5.时间同步

车内某些应用需要实现不同传感器之间的时间同步，或者在执行某次测量时需要知道不同节点的时刻，这就需要在全部参与测试的节点间做到同步，某些精度甚至需要达到亚微秒级别。车载以太网采用了IEEE 802.1AS的定时同步标准，该标准通过IEEE 1588V2的Profile从而用一种更简单快速地方法确定主时钟，规定了广义的精确时间协议(gPTP)。

6.时间触发以太网

车内的许多控制要求通信延迟要在微秒级。在传统以太网中，只有当现有的包都处理完后才会处理新到的包，即使是在Gbit/s的速率下也需要几百微秒的延迟，满足不了车内应用的需求。为了解决这一问题，IEEE 802.3工作组开发了一种高优先级的快速包技术，使得快速包可插入到正在处理的包队列中被优先处理，以保证延迟在微秒级范围内。

7.音视频桥接AVB

为了满足车内音视频应用的低延迟和可保证的带宽要求，可在车内使用IEEE802工作组开发的AVB相关标准。AVB在车内的应用案例有唇同步多媒体播放、在线导航地图等汽车联网应用、ADAS以及诊断功能等。

未来发展趋势

随着越来越多的传感器、控制器以及接口对带宽的要求越来越高，车内不同的计算单元和不同的域之间彼此通信的需求越来越强，车载电子也变得日益复杂，这直接导致了对车内连线使用上的增长。

如今，车内线束在重量上是继底盘和引擎之外占第三位的部分，这就决定了，降低线束重量的技术将会直接改善燃油使用的经济性。而车载以太网承载在单线对非屏蔽双绞线的传输介质上，使用更小巧紧凑的连接器，可减少高达80%的车内连接成本和高达30%的车内布线重量。

据专业机构预测，到2020年，每辆低端车型上将有6-40个车载以太网节点，而豪华车型和混合/电动车型上将会有50-80个车载以太网节点，有40%的已售车上将使用车载以太网;到2025年，车载以太网的市场渗透率将增至80%。