10BASE-T1S推动车载网络的革命

发布日期:2024-04-07     129 次

如今,车辆的复杂性正迅速增加,通过部署大量的传感器、处理器和执行器来提升功能、安全性和效率。随着汽车技术的发展,对车载网络系统的需求也与日俱增,需要更高的带宽和更低的延迟通信来确保功能和安全。

多年来,市场上已经制定了几种主要(或专门)用于车载网络的协议

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图 1:许多用于车载网络的通信协议已被制定出来

虽然每种协议都有独特的属性,但由于架构的不断变化和车载网络 (IVN) 内传输的大量数据,这些协议仍然难以满足当今汽车的需求。因此,汽车制造商正在寻找新的方案来提供必要的性能和带宽。

汽车以太网

以太网曾是一种显而易见的选择,因为它在计算领域被广泛采用,带宽相对较高,成本合理。然而,它应用于汽车有一个显著的缺点,就是无法以时间敏感模式或确定性模式运行。这是由于以太网运行所固有的载波侦听多路访问/冲突检测 (CSMA/CD) 协议导致的。

为了使汽车行业能够利用以太网的优势,已经制定出一种新的协议。这种汽车专用协议版本被称为10BASE-T1S,它用物理层冲突避免 (PLCA) 取代了 CSMA/CD,以实现对于线控驱动和先进驾驶辅助系统 (ADAS) 至关重要的确定性运行。

由于具备高带宽和低延迟的特性,汽车以太网越来越广泛地用于车载信息娱乐系统和 ADAS 系统。以太网对于实现诸如车辆到车辆 (V2V) 和车辆到基础设施 (V2I) 通信等连接功能发挥重要作用,这对提升安全管理至关重要。

随着车辆越来越依赖数据驱动,对更高带宽的需求也将不断增长,以支持自动驾驶、高清/4K 视频流和增强现实应用等先进功能。以太网网络必须提供更快的数据传输速率。未来的汽车以太网网络还应具备超低延迟,以实现自动驾驶的快速决策和响应。

车辆架构和成像方案

对于汽车制造商来说,车辆内不同子系统的组织和互连是需要考虑的重要因素。通常,子系统按功能(例如,传动系统、底盘、舒适度)进行组织,而与它们在汽车中的位置无关。这会导致布线数量增多,从而增加车辆的成本和重量。

近来,首选方法是根据子系统在汽车中的位置将其“分区”。这导致了非相似功能的聚集,通常根据车内位置命名,例如“右前”、“左后”或类似的名称。分区架构兼具扩展性和灵活性,能够相对轻松地执行删除、添加或升级子系统等更改。它还允许部署冗余和容错元件,这对于实现关键系统所需的功能安全级别至关重要。

虽然分区架构的设计减少了对布线的需求,但也显著增加了车载网络骨干传输的数据量,需要更高的带宽、性能和低延迟。为实现自动紧急制动 (AEB) 等 ADAS 功能,传感器和控制电子器件遍布整个汽车,安全可靠的系统运行依赖于时间敏感网络 (TSN),以消除任何延迟差异。即使是依赖多个麦克风的车舱内降噪等系统,也需要时间敏感网络才能正确运行。

毫无疑问,确定性 (10BASE-T1S) 以太网将在未来车辆中发挥重要作用,特别是在分区架构的骨干网络方面。MOST 和 FlexRay 等协议不太可能在新设计中使用,但预计 LIN 和 CAN 将继续发挥作用,特别是在各个“分区”内。

此外,还将继续进一步制定其他协议,包括 MIPI 联盟的摄像头串行接口2 (CSI-2) 和显示器串行接口 (DSI-2),这些协议对于当今汽车中 ADAS 和信息娱乐系统连接高分辨率摄像头、传感器和显示器至关重要。另外,MIPI 联盟和汽车 SerDes 联盟 (ASA) 正在开发标准化 SerDes 方案。作为此次合作的一部分,我们还在研究提高 MIPI 协议的安全性,并实现摄像头的非对称以太网,其中涉及以高带宽进行发送、以较低带宽进行接收。但最重要的架构变化是 CAN 将不再作为主要车辆通信骨干的默认协议,而是由以太网承担这一角色。


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