前言
随着汽车智能化程度的提高，尤其是智能座舱、高阶辅助驾驶技术的应用，对汽车通信网络提出了更高的带宽和时延要求。未来满足这些要求，就对传统的电子电器架构带来了严峻的考验，需要越来越多的电子部件参与信息交互，导致对网络传输速率，稳定性，负载率等方面都提出了更为严格的挑战。
除此以外，随着人们对汽车多媒体以及影音系统的需求越来越高，当前虽已有各式各样的音视频系统，可随着汽车电动化进程的加速推进，手机控制车辆以及彼此交互的场景不断扩大，可以想象未来联网需求只会不断拓展，无论是车内还是车外的联网需求都不约而同的提出了更多网络带宽的重要性。为此，车载以太网应运而生。
如果说4D毫米波雷达升级了汽车的眼睛，新能源动力系统更换了汽车的心脏，智能驾驶芯片优化了汽车的大脑，那么车载以太网则是改造了汽车的大动脉。
车载以太网的概念
以太网（Ethernet）最早由Xerox（施乐）公司创建，1980年由DEC（美国数字设备公司）、Intel（英特尔公司）和Xerox三家公司联合开发成为一个网络标准。
车载以太网，指的是通过以太网技术和汽车内部电子单元互联互通。我们最常见的以太网技术主要以四对非屏蔽双绞线电缆为主，而车载以太网技术在传输数据时只需要通过单对非屏蔽双绞线就能够实现每秒100兆比特更有甚者达到了每秒1吉比特的速率，并且完全符合汽车领域提出的功耗小、电磁辐射小、可靠性强的网络架构要求。
车载以太网的标准
以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s）、快速以太网（100Mbit/s）和10G以太网（10Gbit/s）等。目前在汽车上使用的是数据传输速率为100Mbit/s的IEEE 802.3u标准。IEEE 802.3xx是美国电气与电子工程师协会针对电缆连接网络的一项标准。该标准又称为“快速以太网”，使用TCP/IP（传输控制协议/网际协议）和UDP（用户数据报协议）协议作为传输协议。
车载以太网的技术优势
低成本下的高带宽
智能网联汽车浪潮下，自动驾驶系统、智能座舱系统和车辆大数据采集等引发了车辆对总线带宽需求的爆发式增长。新一代汽车需要的是扩展性强、高带宽，且易于与其他控制器或系统交互的车载网络技术，同时有利于减少功耗、线束重量和成本。对于上述需求以太网技术是一种很有优势的解决方案，以 BroadR-Reach 技术为例，能在够提供100Mbps 及更高的宽带性能同时实现 30%的线束减重、80% 通信连接成本降低。
支持多应用场景的协议镞
典型车载网络技术支持的通信协议相对单一，而车载以太网技术可同时提供包括 TCP/IP、AVB、SOME/IP、DOIP 等多种协议镞。作为传统以太网功能的扩展，AVB 基于新增的精准时钟同步、流预留、队列控制等协议，可提升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。车载时间敏感网络（TSN，Time-Sensitive Networking）是 AVB 的进一步拓展，TSN 引入时间触发式以太网的理念，能满足汽车控制类数据的传输的超低时延要求，可用于自动驾驶数据、车辆控制指令传输等高实时性要求场景。SOME/IP（Scalable Service-Oriented MiddlewarE on IP）则定义了面向服务的通信传输方法，与传统 CAN/LIN 等总线面向信号的通信方式有显著的差别，是新一代面向服务汽车网络架构（SOA）的关键通讯技术。此外，1Gbit 速率通信标准的高速车载以太网将实现 POE（Power Over Ether-net）功能和高效节能以太网（EEE，Energy-Efficient Ethernet）功能，POE 功能可在双绞线发送数据的同时为网络的终端设备提供电源，省去终端外接供电，降低了线束复杂度。
无线功能
无线网络 WiFi 技术的发展是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。类似于 BroadR-Reach， WiFi 技术也有面向汽车工业领域的变种，即汽车无线存取技术（WAVE）；在通信规范 IEEE802.11p 中对 WAVE 进行了详细描述，IEEE802.11-2012 中也纳入了相关章节进行定义。车载以太网技术的推广将成为 WAVE 普及的最佳载体，在智能交通领域，V2X 也将为 WAVE 技术提供重要应用场景。
可扩展性强
以太网的可持续更新及兼容扩展技术，是其能在互联网技术的发展中永葆生机关键因素之一。在完成标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）和千兆以太网（1000 Mbps）演进和迭代后，以太网还在不断的自我更新扩展；它不但完成了持续性带宽扩容，还维持了对原有协议的兼容性。将以太网技术运用到汽车领域，引入的是一种稳定的高带宽通信技术，更给汽车带来了一种对潜在场景的扩展能力。
应用前景
目前，车载以太网已经崭露头角，成为所有总线中传输速率最快的通信技术，有望率先应用于智能驾驶和智能座舱，并在未来逐步取代大多数现有的车内通信技术。随着汽车智能化的不断发展，车载以太网的发展可分为三个阶段。
在第一阶段，车载以太网将广泛应用于车载诊断系统和 ECU 软件刷新的 DoIP 协议，同时也会负责高清摄像头的数据传输，以提供更高效的驾驶辅助功能；
在第二阶段，车载以太网将进一步整合多个子系统，以满足智能座舱和智能辅助驾驶的需求。例如，通过将多媒体、驾驶辅助和诊断接口集成在一起，可以提供更便捷、更智能的车内体验；
到达第三阶段时，车载以太网将发挥更重要的作用，成为车载主干网络的关键技术。它将集成动力总成、底盘、车身控制和智能座舱等功能，形成一个跨域的汽车网络。
在新一代的智能汽车电子电气架构中，车载以太网成为主干网络的首选，从经典的五域到三域，再到整车中央计算平台的演变路径中，都可以看出其重要性。当然车载以太网的使用肯定是有风险的，车载以太网或者说车辆的智能化、网联化始终是把双刃剑，如何在给用户更好体验的同时，守好安全底线是个重要的课题。
本文转自：汽车以太网技术研究实验室，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。如不支持转载，请联系小编demi@eetrend.com删除。
