技术门槛仍在 车用以太网寻应用突破点

    向来保守、小气又爱用独家技术的汽车产业有可能改变吗？发表车用以太网系列产品BroadR-Reach的博通(Broadcom)一定认为答案是肯定的，这家网络芯片供应商虽然在汽车应用市场仍算是新手，却认为汽车制造商正在改变想法，开始接受利用诸如以太网等已经在汽车以外市场经证实的标准技术。

    据了解，德国车厂BMW将于今年稍晚上市的X5系列SUV休旅车，就将采用博通的技术──该公司与博通的BroadR-Reach以太网技术授权客户飞思卡尔半导体(Freescale)合作，成为第一家将车用以太网应用于360度摄影机停车辅助系统的车厂。此外韩国车厂Hyundai Motor也将采用BroadR-Reach技术提供新一代连网车用资通讯娱乐系统。

    博通网络与基础建设产品部门资深产品营销总监Ali Abaye在最近接受《电子工程专辑》美国版编辑采访时表示，随着越来越多电子元件进驻汽车：“各家车厂已经达成了采用车用以太网的集体共识，他们不要其他的专属技术；”他指出，其原因有三：

    第一，今日的汽车制造商：“比起汽车马力，放更多的注意力到他们的客户将哪些电子产品带进车子里。”他们需要确保车子能容纳包括导航系统、显示器与其他消费性电子装置，而Abaye强调：“并不只是高端车款。”

    第二，现在的车子里面有许多“网络孤岛”，那些汽车网络技术如LVDS、MOST、CAN等各自与不同的电子装置连接，彼此之间是不互通的；Abaye指出：“这也成为汽车制造商的考量因素之一。”

    第三，车厂需要能扩充的车内网络解决方案；举例来说，车道变换摄影机系统支持的画质、资料速率越来越高，随着智能手机、平板装置的使用，消费者对于影音品质的期望也跟着升高；而当汽车透过Wi-Fi、3G、4GLTE等技术与外部世界连结，车内网络的频宽需求也加倍成长。Abaye指出，为了寻求可扩充、无所不在、可靠且实用的车内网络技术，越来越多车厂转向支持OPEN Alliance SIG──即一个推广以太网技术成为标准车用网络的产业组织。

    车用以太网采用无外罩双绞线电缆(图中左)，与正规以太网相较缆线重量更轻；且标准化技术亦能带来成本的降低

    博通相信，以太网会成为车内的电子装置骨干网络(backbone)；以Abaye的观点，车用以太网在车用资通讯娱乐系统、支持摄影机辅助停车的先进驾驶辅助系统( ADAS )的应用几乎已是既定事实，车用以太网将会挑战LVDS、MOST等技术的地位，而且他表示：“我们将在8~10年内看到车用以太网开始取代CAN。”那些在今日汽车内不互通的网络孤岛将会消失。

    但有鉴于汽车产业行动较为缓慢的特性，车用以太网到底会在多快的时间内渗透到汽车，而且数量会有多少？仍是产业界所强烈质疑的问题；甚至汽车产业分析师们的意见也大不相同，对2020年车用以太网节点数量的预测，从1.2亿到3亿都有。

    如Frost & Sullivan分析师Praveen Chandrasekar表示：“到2020年，在一部高端车款中将会有100至120个以太网连接接口，以支持越来越多驾驶人使用ADAS摄影机、自动驾驶所需的高端传感器，以及不断增加的车用资通讯内容。”他指出，在另一方面，平价车款内则会搭载50~60个车用以太网连接接口，估计全球车用以太网连接接口数量可达3亿，主要市场为北美与欧洲。

    Strategic Analysis 分析师Ian Riches则表示：“我们目前的预测是，到2020年，总计约将有1.2亿个以太网连接接口进驻该年度所生产的轻型车辆。”而他指出，如果届时一台高端车款内搭载的以太网节点超过100个，那就很令人惊讶；他估计汽车骨干网络会涵盖五大部位(动力系统、安全、底盘、车身与资通讯娱乐系统)，其中资通讯娱乐系统使用10~20个节点、安全系统使用10~15个，诊断运用1个，其他高端功能使用10~20个，总计35~60个网络节点。

车内网络应用概况(来源：Frost & Sullivan)

    不同预测数据之间的庞大差距，或许也显示了对车内电子控制单元(ECU)会多快支持以太网技术的不同预期。Frost & Sullivan的Chandrasekar认为，车内网络应该是有一个骨干网络支持其他网络，但他清楚指出，该骨干网路会采用以太网技术；CAN、MOST、LIN等车用网络技术还会存在，支持小区域的功能，但以太网还是扮演主角。

    但Strategic Analysis的Riches就不完全同意以上看法，他认为，汽车内并非每项功能都需要以太网100Mbp以上的速率；举例来说，座椅控制马达并不会因为采用以太网而添加额外功能性，还不如目前使用的低速度CAN或LIN：“虽然以太网比LIN便宜，但LIN还是会保留给许多低阶功能。”而他也指出，车内骨干网络/区域网络控制器架构应该是往减少ECU数量的方向发展──这意味着以太网节点数量不会像Frost & Sullivan预测的那么多。

    IHS的资深分析师Luca De Ambroggi对于车用以太网渗透率的预测又更为谨慎，他认为，车用以太网仍在寻找突破点：“我相信该突破点会是通讯娱乐装置，接着是基本的ADAS应用，例如摄影机相关功能。”

    De Ambroggi指出，车用以太网要取得成功，其目标必然是涵盖整个汽车有线网络系统，从车用资通讯娱乐装置，到最关键的安全系统、车身等；但无论如何：“以太网对汽车应用领域来说，还需要达到成熟以及证实无坚不摧的那一小步。”

    而就像博通所说，以太网在汽车内的应用至少有一个绝对明确的好处──在节省成本与减轻重量方面。该公司表示，车用以太网采用无屏蔽双绞线(un-shielded twisted pair，UTP)电缆，可提供100Mbps传输速率，连接器的尺寸也较小巧，能将连网成本降低80%，整体电缆重量则可降低30%。

    虽然有以上好处，但Strategic Analysis的Riches仍强调，采用一种新技术仍有风险；首先，总是会有因改变所带来的成本，在这方面，掂量额外费用应该比任何其他潜在成本节省容易得多。他指出，虽然以太网骨干可望为车辆带来更多功能：“那些功能是否为2020年上市的大众车款所需求(或负担得起)，恐怕还是个未知数。”

    Riches总结指出，理论上应该会有一个功能与网络频宽需求的临界点，让汽车厂商认为“从头开始”改用以太网骨干架构会是可以节省成本的：“但我并不认为我们会在2020年以前看到那个临界点出现。”

    博通坚称，其BroadR-Reach车用以太网技术已经符合严苛的汽车产业要求；该公司的Abaye指出，其实体层(PHY)规格特别能符合汽车产业的EMI/EMC要求。此外博通表示，车用以太网的信令架构(signaling scheme)与100BASE-TX以太网所采用的信令架构相较，具有更高的频谱效率，这将车用以太网的讯号频宽限制在33.3MHz，是100BASE-TX的一半；较低的讯号频宽可改善回波耗损(return loss)、降低串扰(crosstalk)并确保车用乙太网络能通过严苛的汽车电磁辐射需求。

    对此Strategic Analysis的Riches则认为，该技术还是有一些问题：“我仍听说以太网使用UTP电缆时，在EMC性能上会有疑虑。”不过他也立即表示：“这些疑虑有多少是真实的、有多少只是对于未知的恐惧，我很难判断。”

    其他意见包括质疑目前BroadR-Reach的100 Mbps速率稍嫌太慢，Riches表示：“这意味着摄影机的影像需要经过压缩，这对安全系统来说可能会是个大问题。”他指出，有些厂商正在期待Gbps等级的以太网技术：“这方面还有待IEEE的标准化程序，都需要时间。”