汽车以太网互联技术的前景与挑战

汽车工业一向以技术上的保守传统著称，现在这一行业正在悄然发生些变化。

博通(Broadcom) 公司已经发明了一种被称为BroadR-Reach 以太网的用于汽车的技术。这家领先的通信芯片公司，虽然在汽车市场仍然是新手，但他们认为汽车制造商都在翘首期盼新的标准技术，比如以太网——它的智慧早已在汽车以外的市场被证明。

事实上，当宝马X5 SUV在今年晚些时候推出时，博通公司也将会举杯庆祝。这家德国汽车制造商与它的合作伙伴飞思卡尔半导体得到了博通公司的BroadR-Reach以太网的技术许可——将成为生产商业化以太网的360度全景停车辅助系统的第一个OEM。

现代汽车公司也使用博通的BroadR-Reach以太网技术用来提供下一代的连接信息娱乐系统。

这是博通首次进军汽车市场后推出的业内第一个汽车以太网互连解决方案，该方案利用单对非屏蔽双绞线电缆和标准以太网PHY组件组成车内以太网互连网络，可实现100Mbps速率全双工数据传输，PHY与上层MAC之间连接采用标准的MII接口。此互连网络除可传输数据外，还支持POE功能，即双绞线在传输数据的同时还可以为连接终端供电，省去了终端外接电源，降低了供电的复杂度。

博通公司基础设施和网络组的高级产品营销主任Ali Abaye，针对汽车电子总量迅速增长的现状作出如下解释，“汽车制造商已经走进了一个集体‘拥抱’汽车以太网的时代”。“他们不想用另外的专利技术，”他说。

Abaye对众汽车制造商动摇传统习惯给出了三个原因。

第一，汽车制造商如今更重视用于汽车的电子设备——而不是汽车的马力。“他们需要确保他们的汽车可以通过一个导航系统和顾客放在车里的其他小发明来网罗所有东西。”这不仅是高端车的需求，”abaye说。

第二，如今的汽车里面有很多网络岛屿（在一定范围内联网，与外部相对断绝联系）”，他说。每个汽车网络技术如低压数字信号（LVDS），面向媒体的系统传输（MOST），和控制器局域网（CAN），如果想连接到不同的电子产品的话，靠网络岛屿是实现不了的。”abaye说。

第三，汽车制造商需要在汽车网络方面有可扩展的解决方案。例如用于变换车道的摄像技术对运行数据的速率要求更高；随着平板电脑和智能手机的使用，消费者对视听质量的期望更高；汽车通过WiFi，3G，4G，和LTE连接到外部世界，所需要的车联网带宽呈指数增长。行业对车联网的要求是“可扩展的，无处不在的，可靠的，有用的”，abaye说，汽车制造商正在越来越多地关注OPEN Alliance SIG，这是一个开放的行业协会，旨在鼓励基于以太网的汽车网络的广泛应用。

    新的以太网车联技术使用的线缆如图中左侧双绞线，相比传统的网线，成本及重量都可以减少。

认同与质疑

博通公司认为以太网将成为汽车电子的网络骨干。Abaye认为，汽车以太网用于先进的驾驶辅助系统(ADAS) ，娱乐和摄像机辅助停车等领域几乎是必然的趋势。汽车以太网将挑战LVDS和MOST，abaye说。“我们将会看到汽车以太网在八到十年内取代 CAN ”鉴于如今不同的网络岛屿不能互连，abaye说，“这些网络岛屿不需要存在。”

鉴于汽车行业发展缓慢的性质，如何尽快让汽车以太网真正渗透到汽车行业——以及要什么样的规模——仍然是一个激烈争论的话题。汽车行业分析师之间的意见存在着严重分歧。有乐观的预言称，到2020，汽车行业使用以太网节点的规模会达到1.2亿辆到3亿辆。

然而，IHS's Automotive 的高级分析师de ambroggi对以太网采用率持有一个谨慎的态度。他认为以太网还在寻找一个突破。“我相信这个切入点是娱乐，其次是基本的ADAS应用如基于摄像头的功能，”他说。

显然，汽车以太网如果想成功的话，“以太网必须上升到从娱乐到安全方面都能全自动布网的水平”。尽管如此，de  ambroggi认为“汽车以太网距离技术成熟和汽车防弹功能还有距离。”
尽管遭受到一些质疑，但是不可否认的是，以太网在汽车应用中有一个明确的好处——节省成本和重量。

BroadR-Reach汽车互连解决方案允许多种车内系统同时通过单对非屏蔽双绞线存取信息。由于不必使用笨重的屏蔽电缆，车内互连成本可降低多达80%，线缆重量可减少多达30%，线缆重量的减轻使得整车重量减轻，有助于燃油效率的提高。另外，因为此产品是专门为汽车设计的，所以首先它可以满足非常严格的EMC要求和极高的温度要求。

遗留的技术问题

博通坚称其BroadR-Reach 以太网技术已经满足严格的汽车行业标准。其物理层是专为满足汽车工业的电磁干扰和电磁兼容的要求设计的，abaye指出。

同时，汽车以太网使用的信令方案比100BASE-TX具有更高的频谱效率，博通公司指出。这把汽车以太网限制在了33.3MHz信号带宽，这大约是100base-tx.带宽的一半”较低的信号带宽有助于减少回波损耗，降低串扰，并确保汽车以太网通过严格的汽车电磁发射的要求，”该公司说。

然而Strategic Analysis's 的Riches认为还存在一些技术问题。“我还听说使用UTP的以太网在电磁兼容性（EMC）方面表现不佳。这到底是真实的还是仅仅对未知事物的恐惧，我也难以判断。”

其他批评的问题还有：在目前的100 Mbps下BroadR-Reach速度太慢，Riches说到。它意味着摄像的图像需要压缩——一些人认为这是安全系统的一个大问题。”