以太网入侵汽车,释放车载平台开放信号

2013-10-28 09:50 来源:电子信息网 作者:蒲公英

2013法兰克福车展上,宝马公司推出了全新一代BMW X5,这款换代SUV在吸引大量汽车消费者眼球的同时,更受到了汽车及通信行业技术人员的广泛关注。因为该车采用的车载LAN技术是一种在通信设备、个人电脑及家电产品中广泛采用的通信网络技术——以太网(Ethernet)。新款X5将采用车载以太网作为通信网络来传输监控摄像头记录的周围影像数据。

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以太网的名称来源于人们在查明光和电磁波的传播原理之前,认为空气中存在介质“ether”(以太)。发展到现在,该通信技术已如其名称一样,融入了几乎所有场所,通过与多种网络设备连接实现了普及。到2013年,它将迎来40周年的发展历程。该技术规定的是ISO(国际标准化组织)制定的通信功能层级结构——OSI基本参考模型(分7层)中最底层的物理层及其上一层数据链路层。

过去,以太网击退了“FDDI(fiber distributed data interface)”、“ATM(asynchronous transfe mode)”及“100VG-AnyLAN”等并存的竞争技术,凭借绝对性价比、互联性以及高扩展性,席卷了办公室和家庭。而如今,以太网开始导入汽车。

让汽车更开放

随着智能手机与车载设备的联动、云和大数据的运用,以及高级驾驶辅助系统(ADAS)的普及,构筑新电子平台已经成为了新一代汽车的必须条件。而利用车内LAN标准“CAN”逐层连接ECU的现行车载网络无疑将遭遇发展的瓶颈。有业内专家分析,今后要实现的车载网络,或许是把更高速的通信网络作为骨干通信网,信息系统、车体系统、控制系统、安全系统等各自经由网关连接ECU。

而在以前采用的车载LAN技术中,基本采用的都是很难与外部设备及网络服务连接的“封闭标准”。究其原因,则是目前占主流的车载LAN标准“CAN”及其新一代标准“FlexRay”、多媒体数据用高速通信标准“MOST”等都具有浓重的“汽车行业标准、由汽车行业制定、为汽车行业制定”的色彩,注定了其应用的局限性。

但是,以太网因为本身具有的开放性,互联扩展等优势,因而将其导入汽车环境后,除了原来的车载设备以外,与智能手机、平板电脑等多种设备的联动也将变得更加容易。还能轻松利用移动通信来享受网络服务。因此,有业内专家直言,汽车导入以太网受到关注的一大原因便是其中隐含着为车载网络环境带来与IT(信息技术)行业相同的开放环境的可能性。

以太网已于2008年前后开始在车辆故障自我诊断(OBD)用途实现了实用化,而今后会在提高实时性、确保故障时的安全性、降低成本以及提高数据传输速度的同时,进一步扩大应用范围。在普通以太网中,利用电信号使最大数据传输速度达到1GB/秒的标准已经普及。如果能够将这种高速传输技术应用到车载LAN中,高画质高清影像传输,以及在设备之间传输多个外围监控摄像头拍摄的影像等就会变得更加容易。如果以这种影像及语音等信息系统数据传输方面的应用为开端,那么随着发展的深入,以太网的应用范围将会扩大至将车载AV设备的影像传输(信息)系统、车身系统、控制系统、安全系统及信息系统等各个系统的网关连接起来的主干网络。

在工业控制市场,以太网已经证明能够在较大的温度变化范围、剧烈震动、高EMC辐射以及灰尘或潮湿环境等极端条件下实现强劲的性能。此前,麦瑞半导体推出的KSZ8041NLAM单端口快速以太网PHY解决方案可以支持高达125°C的环境温度。而针对汽车市场的需求,新一代以太网设备也大都具备显著改善的ESD(静电放电) 性能。因此,以太网可以很好的适应汽车环境变化。

除此之外,通过Broadcom公司研发的单对非屏蔽双绞线组网,汽车制造商可以替换过去昂贵、笨重的屏蔽电缆,极大地降低互连成本和电缆系统重量。数据表明,BroadR-Reach采用的单对非屏蔽双绞线可以将互连成本显著降低多达80%,并可有效减轻电缆重量30%。单对非屏蔽双绞线除了提高传输速率,降低成本,还可实现电力的传输。

事实上,已在多种用途普及的以太网进入汽车领域并不是只有一种方式。原因在于汽车领域对于网络性能的要求与办公设备及家电用途不同。其中,确保通信实时性和通信发生故障时的可靠性显得尤为重要。因此,车载以太网的大规模运用同样也需先解决技术应用的可靠性和安全性问题。

思科和英特尔等公司于2009 年成立的“AVnu Alliance”就是进行这方面讨论的团体。为了在家庭和汽车内构建高质量视听环境,该团体正在积极推进“IEEE802.1 Audio/VideoBridging(以太网 AVB)”的采用。对于汽车厂商而言,要将家庭用标准应用到车载用途,那么对于车载以太网的改进则成为必然。2011年丰田等企业曾向AVnu联盟提出了车载用途要求的必要条件。AVnu联盟现已根据这些要求,以改善数据链路层为主,讨论为汽车控制系统用途等制定新一代标准。

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