【技研】车载以太网技术优势与挑战
↑ Etherent，FlexRay，MOST节点装载数量预测
一、 传统汽车总线技术
1、传统车载网络
当前主流的车载网络主要由 CAN、LIN、FlexRay、MOST 、LVDS等构成。除了LVDS这些网络标准基本上都是面向汽车行业制定，有着浓重的汽车行业特色。表1中对各种不同网络形式对了简要的对比。
表1 传统车载网络对比
2、深度拥抱的契机
如果说2013年宝马在X5仅仅是拉开了以太网进军车载系统的帷幕（图例），那么可以毫不夸张的说时至今日以太网与汽车将迎来了一次深度拥抱的契机，它们也将共同演绎一场“融合”大戏。
↑ 宝马车载以太网搭载
↑ 未来智能网联汽车
新的汽车功能，如自动泊车系统、车道偏离检测系统、盲点检测和高级信息娱乐系统等引发了对新的数据总线需求。显然未来我们需要的是更加开放、高速，且易于与其他电子系统或者设备集成的车载网络，同时有助于减少功耗，线束重量和部署成本。对于上述需求以太网似乎能提供一揽子的解决方案，以博通公司采用的突破性 BroadR－Reach 技术为例，其可用单对的非屏蔽双绞线进行信号传输，并能够提供 100Mbit／s 及更高的宽带性能，并使电缆重量减轻 30％、降低连接成本可达80％。
↑ 2015年CES发布的下一代BroadR－Reach 车载以太网芯片
支持不同应用的多种协议和功能
传统车载网络支持的通信协议较为单一，而车载以太网可以同时支持AVB、TCP／IP、DOIP、SONIP等多种协议或应用形式。其中，Ethernet AVB 是对传统以太网功能的扩展，通过增加精确时钟同步、带宽预留等协议增强传统以太网音视频传输的实时性，是极具发展潜力的网络音视频实时传输技术。SOME／IP（Scalable Service－Oriented MiddlewarE on IP）则规定了车载摄像头应用的视频通信接口要求，可应用于车载摄像头领域，并通过API实现驾驶辅助摄像头的模式控制。
作为AVB协议的扩展，车载时间敏感网络（TSN， Time－Sensitive Networking）则引入时间触发式以太网的相关技术，能高效的实现汽车控制类信息的传输。此外，1Gbit 速率通信标准的车载以太网同时还支持 POE（Power Over Ethernet）功能和高效节能以太网（EEE， Energy－Efficient Ethernet）功能，POE 功能可在双绞线传输数据的同时为连接的终端设备供电，省去了终端外接电源线，降低了供电的复杂度。
适应未来的能力
历史经验告诉我们，以太网之所以长期以来如此成功，主要原因之一便是以太网是一种可持续更新、发展的技术。在经历了标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）和千兆以太网（Gigabit Ethernet）推进和发展后，以太网还在继续着不断的自我迭代升级。当然在支持带宽持续增长的同时，它任然保持对原有系统的兼容性。所以说：一旦以太网技术推广至汽车行业，它带来的不仅仅是一种成熟的通信技术，更是一种对未来的适应能力。
无线功能
多年来，最能体现以太网是如何适应新需求的、发掘新潜力的事例之一就是当前非常流行的无线网络wifi的引入。类似于Broadcom公司的BroadR－Reach，WiFi也有专供汽车使用的变体，“汽车环境无线存取”WAVE；2010年发布的IEEE802．11p通信规范对WAVE进行了定义，后被写入IEEE802．11－2012主标准中。车载以太网的普及无疑将成为WAVE引入汽车最佳催化剂，而在智能交通时代，WAVE也将为V2X提供新的想象空间。
↑ V2X通讯场景
2、车载以太网发展趋势
↑ 车载以太网技术发展路线
以太网作为一种新型车载网络的进入汽车网络，肯定是无法一蹴而就，在短期内是无法取代现有的车载网络，因此以太网在进入汽车网络时考虑分阶段、从子系统开始逐步深入，并最终统筹汽车网络的演进过程。现今可预期的车载以太网的发展主要可分为三个阶段：
第一阶段（已经有实用案例），基于DoIP标准的车载诊断系统（OBD）和ECU软件刷新。以ECU软件刷新为例，和原有的CAN（1M／S）相比，刷新时间将缩短为原来的百分之一，该应用将大大提升诊断和刷新效率，节省时间、生产及服务成本。
第二阶段车载以太网在信息娱乐系统和驾驶员辅助系统的使用，伴随着BroadR－Reach技术的日益成熟和标准化的不断推进，基于AVB，SOME／IP等技术将逐步推广使用，车载以太网将以单节点或多个节点的形式进行搭载，如使用高分辨率的IP摄像头的全景泊车等驾驶辅助系统，多屏互动的高清信息娱乐系统等进入人们的视野。
↑ 基于车载以太网技术的全景泊车
第三阶段，前两个阶段专注于一个特定的应用领域，在经历的前两个阶段的积累和磨练，第三阶段将使用以太网为车载网络骨干，集成动力总成、底盘、车身、多媒体、辅助驾驶，真正形成一个域级别的汽车网络。
3、挑战
虽然不乏OPEN ALLIANCE、IEEE、AVNU、AUTOSAR等组织在积极推动车载以太网的发展，但是各类标准的完善和落地还需一些时日；虽然Broadcom、NXP、Marvell等半导体公司对车载以太网保持着积极的研发投入，但是市场上其他各类配套开发、测试技术似乎才迈出“万里长征第一步”。因此，现阶段对于车载以太网的推进而言相关开发工具、配套测试装备的相对匮乏将成为最大的难题。此外，车载以太网的引入，将给汽车带来新的数据信息安全风险，相关应对措施也值得开发人员的思考。
↑ 车载以太网标准化组织
↑ 面向域控制器的混合车载网络架构
