汽車以太網(wǎng)的11大誤區(qū)

（本文編譯自Electronic Design）

車載以太網(wǎng)是一種連接車內(nèi)電子單元的新型局域網(wǎng)技術(shù)。它并非普通以太網(wǎng)的車載直接移植，而是面向汽車工業(yè)場景深度優(yōu)化的專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它以以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過單對雙絞線布線、適配車規(guī)級環(huán)境特性、融合AVB/TSN等確定性通信能力，實現(xiàn)了對車載網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低時延、高可靠、輕量化的核心需求適配，這也是其與依托多對雙絞線、面向通用場景的常規(guī)以太網(wǎng)最核心的區(qū)別。

目前，業(yè)界對車載以太網(wǎng)還有一些認知誤區(qū)，如車載以太網(wǎng)與傳統(tǒng)以太網(wǎng)的區(qū)別、它是否僅適用于高端車型等，然我們一一解惑。

1

汽車以太網(wǎng)屬于未來技術(shù)，并非當下可用

汽車以太網(wǎng)是一種面向未來的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過對以太網(wǎng)的適配優(yōu)化，提升車載使用體驗。2025年該市場規(guī)模已達35億美元，預(yù)計到2031年將呈指數(shù)級增長至119.3億美元。

目前，整車廠已從汽車以太網(wǎng)的應(yīng)用中獲益。借助這一技術(shù)，整車廠能夠滿足現(xiàn)代安全法規(guī)要求，同時適配當前車載網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)需求，包括高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和信息娛樂系統(tǒng)的相關(guān)需求。

2

以太網(wǎng)與汽車以太網(wǎng)并無區(qū)別

常規(guī)以太網(wǎng)通常采用不同規(guī)格的知名“Cat”線纜，這類線纜配備多對雙絞線及不同屏蔽層，實現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)收發(fā)。而在汽車以太網(wǎng)的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)傳輸通常僅通過一對雙絞線完成。

這一設(shè)計進而降低了車輛的重量與網(wǎng)絡(luò)復雜度。一輛汽車的內(nèi)部布線通常超過1.6公里，這部分布線占據(jù)了相當可觀的重量，而汽車以太網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用能夠有效降低這一重量。

3

汽車以太網(wǎng)對量產(chǎn)車型而言成本過高

盡管以太網(wǎng)芯片的單價高于CAN芯片，但在對帶寬有更高需求的場景下，其在重量與布線復雜度上實現(xiàn)的成本節(jié)約，使其成為現(xiàn)代量產(chǎn)車型設(shè)計中性價比最高的選擇。此外，隨著應(yīng)用規(guī)模的擴大、技術(shù)的標準化推進以及市場對高速傳輸?shù)男枨筇嵘嚓P(guān)市場成本已大幅下降，物理層收發(fā)器等核心元器件的單位成本也隨之降低。

同時，車輛中主流的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)為星型拓撲，該結(jié)構(gòu)通常以點對點鏈路實現(xiàn)連接，經(jīng)優(yōu)化后可最大限度降低布線復雜度。采用汽車以太網(wǎng)，能夠通過替換傳統(tǒng)總線與厚重布線，進一步降低整車系統(tǒng)成本。

4

汽車以太網(wǎng)的時延與帶寬可靠性極差

事實并非如此。目前汽車以太網(wǎng)的傳輸速率主流覆蓋10Mb/s（10BASE-T1S）至10Gb/s（10GBASE-T1）區(qū)間，同時可搭載AVB/TSN工具集，通過其豐富功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時序的精準化與可預(yù)測性保障。

更高的帶寬并非必然帶來更優(yōu)的系統(tǒng)性能，行業(yè)發(fā)展的核心趨勢正轉(zhuǎn)向車載關(guān)鍵業(yè)務(wù)通信的高效管理，工作重點已放在高吞吐量數(shù)據(jù)的確定性傳輸流程優(yōu)化上，具體涵蓋高分辨率攝像頭影像、激光雷達數(shù)據(jù)及各類傳感器實時數(shù)據(jù)流。這一優(yōu)化將確保車輛架構(gòu)的核心網(wǎng)絡(luò)鏈路，能夠以極低時延處理這類專業(yè)負載。

5

車載以太網(wǎng)的應(yīng)用會降低車輛的安全性

車載網(wǎng)絡(luò)確實可能存在安全漏洞，因此需部署安全啟動流程、防火墻及加密技術(shù)以規(guī)避風險。媒體訪問控制安全協(xié)議（MACsec）可助力提升車輛安全性能，開放聯(lián)盟（OPEN Alliance）也為此成立了TC17，核心目標是對該協(xié)議進行適配優(yōu)化，以滿足汽車行業(yè)的專屬安全需求。

而車載以太網(wǎng)的應(yīng)用，正是在車輛內(nèi)部落地上述這類現(xiàn)代信息技術(shù)架構(gòu)下安全機制的關(guān)鍵前提。

6

汽車以太網(wǎng)無法適應(yīng)各類天氣條件

汽車以太網(wǎng)為適配汽車極端運行環(huán)境而專門設(shè)計，可穩(wěn)定工作。該技術(shù)能耐受寬幅溫度波動、高濕度、潮濕環(huán)境、強電磁干擾（EMI）及物理振動，同時保持高質(zhì)量、高速率的通信狀態(tài)。

這些優(yōu)異的抗擾特性，確保了高級駕駛輔助系統(tǒng)傳感器、信息娛樂系統(tǒng)、安全電子設(shè)備等對確定性網(wǎng)絡(luò)有要求的核心系統(tǒng)，在各類嚴苛的實際使用環(huán)境中均可穩(wěn)定運行。

7

汽車以太網(wǎng)的能效表現(xiàn)不佳

在未來汽車的能效優(yōu)化愈發(fā)受重視的背景下，汽車以太網(wǎng)成為兼顧實用性與能效的優(yōu)選方案。依托開放聯(lián)盟第10技術(shù)委員會（OPEN Alliance TC10）定義的休眠模式、電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的節(jié)能以太網(wǎng)（EEE）技術(shù)等核心特性，再加上前文提及的單對雙絞線布線設(shè)計，汽車以太網(wǎng)既能降低車輛重量，又能實現(xiàn)能效提升。

8

汽車以太網(wǎng)僅適用于低性能應(yīng)用

事實上，該技術(shù)可支撐高帶寬應(yīng)用場景，包括信息娛樂系統(tǒng)、高級駕駛輔助系統(tǒng)及自動駕駛配套攝像頭、車輛診斷系統(tǒng)等。汽車雷達傳感器這類設(shè)備對實時響應(yīng)、低時延有硬性要求，因此標準化技術(shù)成為其首選方案。

電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）目前正制定非對稱電介質(zhì)汽車以太網(wǎng)標準（P802.3dm），針對上下行傳輸?shù)牟町惢瘞捫枨笞鞒鲆?guī)范，這一標準化工作對攝像頭等諸多應(yīng)用場景均具有重要實際意義。

9

汽車以太網(wǎng)僅適用于電動汽車或自動駕駛汽車

盡管電動汽車和自動駕駛汽車能從該技術(shù)中獲得極大收益，但汽車以太網(wǎng)絕非此類車型專屬。在內(nèi)燃機汽車和混合動力汽車中，電子控制單元、傳感器的數(shù)量以及軟件驅(qū)動功能的規(guī)模同樣居高不下，該技術(shù)也能充分發(fā)揮作用。

現(xiàn)代內(nèi)燃機汽車和混合動力汽車對高帶寬、低時延通信的依賴度持續(xù)提升，以此支撐高級駕駛輔助系統(tǒng)、集中式或區(qū)域式整車架構(gòu)，以及車輛遠程軟件升級。此外，實時診斷、預(yù)測性維護和精細化車輛健康監(jiān)測功能，對車載網(wǎng)絡(luò)的要求已超出傳統(tǒng) CAN 總線或 LIN 總線的原始設(shè)計承載能力。

汽車以太網(wǎng)憑借可擴展的帶寬、標準化的通信體系及對時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）的支持，能為所有動力類型的車輛實現(xiàn)上述功能提供技術(shù)支撐。因此，無論車輛為電動、混動還是純內(nèi)燃機驅(qū)動，汽車以太網(wǎng)均已成為現(xiàn)代整車架構(gòu)的核心基礎(chǔ)技術(shù)。

10

汽車以太網(wǎng)將取代CAN總線、LIN及FlexRay總線

部分傳統(tǒng)協(xié)議并不會從市場上消失并被以太網(wǎng)取代，F(xiàn)lexRay總線、面向媒體的系統(tǒng)傳輸協(xié)議（MOST）均屬此類。一款LIN或CAN總線收發(fā)器的單價僅為數(shù)美分，微控制器處理LIN或CAN總線協(xié)議棧所需的算力也極低，因此這些協(xié)議在未來仍將持續(xù)得到應(yīng)用。

但依托10BASE-T1S技術(shù)，以太網(wǎng)正逐步滲透傳統(tǒng)協(xié)議的應(yīng)用領(lǐng)域。加之開放聯(lián)盟（TC18）目前正制定遠程控制協(xié)議，CAN、LIN 等傳統(tǒng)協(xié)議的應(yīng)用范圍將進一步向網(wǎng)絡(luò)邊緣延伸。

11

汽車以太網(wǎng)缺乏標準化規(guī)范

汽車以太網(wǎng)技術(shù)已形成標準化體系，以此提升車輛、網(wǎng)絡(luò)與軟件系統(tǒng)之間的互操作性。

電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）、開放聯(lián)盟等標準制定組織負責汽車以太網(wǎng)的標準化工作，并制定測試規(guī)范，保障相關(guān)產(chǎn)品的兼容性與互操作性。其中開放聯(lián)盟的工作重點聚焦汽車領(lǐng)域，其大部分會員均來自汽車行業(yè)。

結(jié)語

希望通過對以上汽車以太網(wǎng)的11個認知誤區(qū)，能讓行業(yè)更清晰地認知這一技術(shù)的價值與定位。未來，隨著汽車集中式/區(qū)域式架構(gòu)的普及、自動駕駛與車云協(xié)同的深化，車載網(wǎng)絡(luò)對通信能力的要求將持續(xù)提升，而汽車以太網(wǎng)憑借可擴展的帶寬、完善的安全機制、標準化的體系以及與現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展的高度適配性，必將成為支撐汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的核心底層通信技術(shù)。