汽车以太网是一种以太网网络形式,其物理层经过特别改造,尤为适合汽车应用场景。使用复杂的物理层 (Phy) 收发器可以降低电缆成本,从而提供合适的系统,满足汽车环境下对汽车电磁兼容性和抗扰性的需求。与传统的汽车网络技术相比,它可实现更高的波特率通信,并且支持直接重用来自其他行业的互联网协议 (IP) 软件技术,或加以改造以用于汽车应用、功能安全、网络安全等领域。
基于以太网的通信可以提供高带宽,并在云服务和消费产品之间提供更灵活的集成。
汽车以太网是一种以太网网络形式,其物理层经过特别改造,尤为适合汽车应用场景。使用复杂的物理层 (Phy) 收发器可以降低电缆成本,从而提供合适的系统,满足汽车环境下对汽车电磁兼容性和抗扰性的需求。与传统的汽车网络技术相比,它可实现更高的波特率通信,并且支持直接重用来自其他行业的互联网协议 (IP) 软件技术,或加以改造以用于汽车应用、功能安全、网络安全等领域。
汽车以太网提供强大而灵活的通信基础设施,尤为适合支持互联化、自动化和电气化趋势以塑造汽车行业的未来。
高级驾驶辅助系统 (ADAS)、信息娱乐系统和其他车载电子设备生成的数据日益增多,可以提供高速数据传输的以太网正是处理这些海量数据的关键。
随着车辆系统变得越来越复杂,以太网可以轻松扩展以容纳更多的设备和适应更高的数据速率。
与传统的汽车网络协议相比,以太网具有更高的可靠性,这得益于错误检测和纠正、冗余以及优先处理关键数据等功能。
与专有的汽车网络解决方案相比,以太网技术已得到广泛使用和标准化,其组件和基础设施的成本更低。
以太网兼容基于 IP 的通信协议,可以更轻松地将车辆系统与外部网络和服务集成,例如云应用程序和无线更新。
通过扩展,以太网可以支持时间敏感型网络 (TSN),进而支持需要精确时间的确定性通信,这对于自动驾驶和车对车通信等实时应用至关重要。
以太网和汽车以太网的区别在于物理层。与其他以太网类型一样,其上层通信仍然使用 IP。其物理层已围绕汽车用例进行了优化,100Base-T1 和 1000Base-T1 是用作标准以太网的交换网络,但 Phy 收发器和电缆有所不同,它们使用成本较低的单对双绞线和全双工通信而不是两对双绞线。根据需要,这些绞线可以是屏蔽 (STP) 或无屏蔽 (UTP) 双绞线。10Base-T1S 也是单对双绞线,但它是多点总线(类似于 CAN)而非交换网络。
这与许多汽车原始设备制造商用于连接 SAE J1962 诊断接口的诊断 IP (DoIP) 不同,后者使用的是标准 100Base-TX 以太网(4 线、两对双绞线)。
电子控制单元 (ECU) 之间的通信变得越来越复杂,网络吞吐量使用的带宽也随着车载软件功能的增加而增长。基于以太网的通信可以提供高带宽,并在云服务和消费产品之间提供更灵活的集成。尽管这可能需要增加更为复杂的标准和协议集,但随着时间的推移,它们的可扩展性将高于专用车载网络,能够使用相同的通信软件更轻松地进行更新。
博通公司开发的第一个汽车以太网版本为 BroadR-Reach,后由 OPEN Alliance SIG 标准化为 IEEE 100Base-T1,波特率为 100Mbits/sec。经过随后的标准化,1000Base-T1 可以提供 1Gbit/sec 的带宽,而最新的 10Base-T1S 可以提供成本更低并且支持 10Mbits/sec 的物理层,可用作 FlexRay 的替代方案和高波特率版本的 CAN 总线。多种波特率的以太网可以在同一架构上一起使用,无需对不同的协议进行复杂的网关设置,从而简化了在给定电气/电子架构生命周期内的可扩展性。
汽车网络中的关键信息错综复杂:一些与安全或法规相关,而另一些则与驾驶人员的舒适或便利相关。汽车需要同时显示安全相关信息和非安全相关信息,这就对处理和显示此类数据以及网络设计提出了要求。以太网为网络设计师提供了额外的配置选项。他们可以使用不同级别的协议、方法和元素,确保及时提供优先的数据、信号和服务,同时支持在同一物理网络中使用多种类型的数据。
相比传统的汽车通信协议,汽车以太网可谓优势良多,但它必须经过充分设计才能完全发挥潜能。此外,原始设备制造商已经制定了各种设计规则和标准,以指导网络设计工程师在具体系统设计方案中使用哪些保护措施。汽车软件解决方案有助于建立设计模型和执行一致性检查,从而指导设计师找出问题,确保网络设计正确,并在软件配置输出中得到一致的描述。