车载以太网：深入办公室和家庭的通信技术是否会席卷汽车领域？

    宝马将于2013年9月推出的新款SUV“X5”受到了汽车及通信行业技术人员的广泛关注。这是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。

宝马的新款“X5”（点击放大）

    这种技术就是“以太网”（Ethernet）。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的影像数据。汽车导入以太网受到关注的一大原因是，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。 

    以太网是在2013年迎来40周年的通信网络技术。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。 

    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，融入了一切场所，通过与多种网络设备连接实现了普及。 

    过去，以太网击退了“FDDI（fiber distributed data interface）”、“ATM（asynchronous transfer mode）”及“100VG-AnyLAN”等并存的竞争技术。凭借被用于大量设备的绝对性价比、互联性以及高扩展性，席卷了办公室和家庭。

有望凭借强有力的普及能力迫使车载LAN开放 

    这种强有力的普及力有可能迫使车载LAN世界开放门户。因此，除了汽车厂商之外，IT行业也对车载以太网抱有极大兴趣。 

    以前采用的车载LAN技术中，基本都采用的是很难与外部设备及网络服务连接的“封闭标准”。原因是，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。 

    在这样的环境中导入以太网这种开放技术之后，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。 

    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。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，估计到最后，车载LAN的主干网络也会采用以太网。主干网络是把信息系统、发动机、ABS、制动器等“控制系统”以及安全气囊、碰撞传感器等“安全系统”等各个系统的网关相互连接的网络。

以太网应用于汽车领域不会只有一种方式

    当然，已在多种用途普及的以太网进入汽车领域的路途并不是只有一种方式。因为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。 

    其中的一大要求是，要确保通信实时性和通信发生故障时的可靠性，也就是故障安全功能。为了解决这些问题，意在全面普及车载以太网的技术开发已在IT行业和汽车厂商中正式展开。 

    普通以太网技术采用的是不进行通信品质管理的“尽力而为”的做法。因此，数据传输延迟时间没有保证。但是，在用于汽车控制用途时，传输延迟很可能会在安全性上产生致命性后果。大多数观点认为，除了安全性之外，普通以太网技术在影像及语音传输方面也无法满足汽车开发现场提出的严格要求。 

    就汽车安全性而言，还必须避免通信故障导致的错误操作。普通以太网技术往往需要花费数十秒才能解除故障，而车载以太网要求将这一时间缩短至数十ms。 

    目前的现状是，为了解决车载以太网特有的问题，与汽车相关的行业和IT行业正纷纷介入并推进标准化措施。 

    比如，大型通信设备企业思科系统及大型半导体企业英特尔等于2009年成立的标准化团体“AVnu联盟”，就在积极讨论用来实现车载用途必需的实时性和故障安全功能的技术。具体而言，该团体的目标是将IEEE为能够在家庭内传输高品质音频数据或影像而制定的标准“IEEE802.1 Audio/Video Bridging（AVB）”应用到车载领域。 

    但汽车厂商认为，要将家庭用标准应用到车载用途，必须对其进行改进。2011年丰田等企业向AVnu联盟提出了车载用途要求的必要条件。该联盟现在正在根据这些要求，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。

德国大陆集团在展会上展示的、采用“BroadR-Reach”技术的车载以太网的演示。（点击放大）

    宝马预定在X5中采用的车载以太网技术是由大型通信半导体企业博通开发的传输技术“BroadR-Reach”。该技术能用一条无屏蔽双绞线（1对）实现传输速度达到100Mbit/秒的全双工通信。由于能够减少布线数量，因此具有可降低成本以及可实现轻量化的优点。 

    宝马和博通等在2011年成立了为该技术制定标准并促进其普及的业界团体“OPEN Alliance SIG”。截止2013年6月，加盟该团体的企业及集团已经超过了140家。

向“随处都是以太网”的环境迈进一步 

    由于多种行业都参与技术开发，车载以太网开始走向普及，将在2014年被用于车载AV（视听）设备，2015年以后开始应用于主干网络，以太网在车载LAN中的存在感将不断提高。但在此期间，在以太网进入汽车领域的时机开始到来的同时，现有车载LAN技术也有可能发起反攻。 

    因为以太网被广泛用于通信设备、服务器及个人电脑等信息设备，所以也渗透到了以前曾认为导入门槛很高的家电领域。其原因是，网络速度的提高使得设备之间的高速影像传输及家庭宽带接入等新的应用领域增加，这进一步促使以太网普及速度加快，这种正循环进行得十分顺利。 

    就采用通信技术的设备而言，如果率先采用特定网络技术的产品增加，后来的产品就必须支持这种网络技术。这为以太网在办公室及家庭的普及作出了贡献。对于已成为普遍采用的家庭网络通信技术的以太网，将已成为“电气设备的集合体”的汽车作为其下一个对象深入其中的动向可能将成为一股自然的潮流。当以太网满足了比家庭用途更为严格的汽车行业要求时，“随处都是以太网”的环境就会向现实迈进一步。