車用以太網(wǎng)網(wǎng)絡穩(wěn)步邁向主流

　　在越來越多迫切將汽車連接到外在世界的需求帶動下，車用乙太網(wǎng)路盡管緩慢嶄露頭角，但成為車載網(wǎng)路骨干之勢已不可擋。

　　先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的進步以及自動駕駛車的出現(xiàn)，成為助長“汽車內部需要感測器資料進行傳送”的兩大趨勢。恩智浦半導體(NXP Semiconductors)車載網(wǎng)路產(chǎn)品線副總裁兼總經(jīng)理Toni Versluijs解釋，在這種情況下，汽車需要一種能夠處理高達100Mbps資料率(FlexRay的10倍)的拓撲。

　　包括博通(Broadcom)與恩智浦等晶片公司，以及像BMW等汽車OEM已經(jīng)開始擁抱車用乙太網(wǎng)路標準——BroadR-Reach，這是一項由‘單對乙太網(wǎng)路聯(lián)盟’(OPEN Alliance)所定義的技術標準。

　　但車用乙太網(wǎng)路至今發(fā)展得如何呢?

　　盡管BroadR-Reach在近年來逐漸取得了動能，但目前唯一采用基于BroadR-Reach車用乙太網(wǎng)路的汽車仍是BMW的X5系列休旅車。BMW目前采用的還是初步的建置方案，據(jù)稱僅用于連接汽車的攝影機至選配的環(huán)景系統(tǒng)電子控制單元(ECU)。

　　那么，其他的汽車制造商在哪兒呢?是什么原因讓他們對使用車用乙太網(wǎng)路卻步呢?

　　車用乙太網(wǎng)路懷疑論者質疑BroadR-Reach的規(guī)格、晶片以及缺少IEEE標準;例如涉及BroadR-Reach的IP議題、晶片供應有限，以及需要更多功能特色——在同步時更快的資料率與效率。汽車業(yè)界要求的時間關鍵型應用還需要更多的改進與完善。

　　博通在2011年12月首次推出BroadR-Reach乙太網(wǎng)路產(chǎn)品

　　微芯科技(Microchip)是唯一一家采用媒體導向系統(tǒng)傳輸(MOST)技術標準作為車載資訊娛樂骨干的晶片供應商，因此也一直附和汽車制造商采用BroadR-Reach速度緩慢的看法。

　　微芯科技副總裁Dan Termer指出，汽車OEM與一線廠商目前都在呼吁車用乙太網(wǎng)路“還未能準備好迎接黃金時代。”他并補充說，汽車業(yè)界正開始發(fā)現(xiàn)基于BroadR-Reach的乙太網(wǎng)路規(guī)格、硬體工具與軟體層都還“尚未到位”。

　　恩智浦在上個月初推出據(jù)稱是“首款包括乙太網(wǎng)路收發(fā)器(TJA1100)與乙太網(wǎng)路交換器(SJA1105)的真正汽車產(chǎn)品組合，”或許能夠在此時帶來一線曙光。

　　Versluijs在接受記者采訪時表示，恩智浦“真正的”車用乙太網(wǎng)路收發(fā)器是一款“專為汽車應用打造的技術”。他解釋說，這款新晶片方案擁有汽車產(chǎn)業(yè)長久以來所期待的多項硬體功能，同時還提供符合汽車OEM與一線廠商嚴格期待的“軟”功能。

　　例如，恩智浦乙太網(wǎng)路部門總監(jiān)Guenter Sporer表示，其車用乙太網(wǎng)路PHY不僅包含-40℃至+125℃的汽車級溫度范圍，還具備監(jiān)控電源電壓的診斷功能、支援低功耗睡眠模式，以及MIDI接腳提供靜電放電(ESD)和暫態(tài)保護。

　　Versluijs強調恩智浦在汽車市場的經(jīng)驗，“我們瞭解1ppm——百萬分之一的元件故障機會——會對于一線廠商與汽車OEM造成什么影響。”作為一家晶片供應商，當故障發(fā)生時就得準備好迅速采取行動以及進行深入的分析，他解釋說：“我們知道與他們合作以及共同解決問題的重要性。”

　　恩智浦也有信心可讓晶片按時交貨。新的乙太網(wǎng)路收發(fā)器TJA1100原型已可提供樣片，預計將在年底前進入量產(chǎn)。該公司表示，恩智浦首款乙太網(wǎng)路交換器SJA1105已經(jīng)交由汽車制造商測試，可根據(jù)客戶要求提供。

　　BroadR-Reach技術IP

　　Gartner公司研究總監(jiān)James Hines表示，“對于汽車級元件除了一般擴展的溫度范圍以及可靠性的品質要求外，乙太網(wǎng)路在汽車應用中的主要技術挑戰(zhàn)一直是在汽車的電子訊號嘈雜環(huán)境中維持訊號完整性。”

　　但是，BroadR-Reach的規(guī)格能夠解決這個問題，Hines說，“讓恩智浦的產(chǎn)品‘真正專用于汽車解決方案’的事實是他們采用了BroadR-Reach標準。”

　　另一方面，微芯科技汽車資訊系統(tǒng)部門資深經(jīng)理Henry Muyshondt認為大多數(shù)的汽車制造商并不可能直接跳向現(xiàn)行的BroadR-Reach標準，“他們寧愿等待基于IEEE規(guī)格的晶片出現(xiàn)。”IEEE目前正根據(jù)BroadR-Reach開發(fā)“更通用的標準”。這些標準包括100Base-T1和1000Base-T1。

　　在IEEE的標準化以及即將以100BASE-T1之名發(fā)布的技術，“將進一步提高對于這項技術的接受度”，恩智浦公司也認同這樣的看法。

　　不過，Gartner的Hines指出，還有晶片供應商的問題。

　　“目前推動車用乙太網(wǎng)路導入的主要障礙在于汽車OEM與一線電子設備制造商的顧慮，他們擔心市場上的供應商還太少。只要博通仍控制著BroadR-Reach晶片的關鍵IP，這種顧慮可能還會持續(xù)存在。”

　　他解釋說，博通握有多項與乙太網(wǎng)路技術相關的專利，經(jīng)由OPEN聯(lián)盟推動成為BroadR-Reach品牌的汽車連網(wǎng)解決方案。

　　博通授權技術給恩智浦以及其他晶片供應商。麥瑞半導體(Micrel)和Marvell則開發(fā)自己的車用乙太網(wǎng)路PHY和交換機產(chǎn)品組合(當然麥瑞半導體現(xiàn)在已經(jīng)是微芯科技的一部份了)，但兩家公司都不是OPEN聯(lián)盟的成員。因此，在Hines看來，“互通性仍然會是一個問題。”

　　由于OPEN聯(lián)盟倡議的BroadR-Reach標準得到大多數(shù)的業(yè)界支持，他說，“這項標準最有可能脫穎而出，成為車用乙太網(wǎng)路的主導標準。”

　　車內不同網(wǎng)路共存?

　　恩智浦對于自家公司為全球汽車產(chǎn)業(yè)出貨CAN、LIN和FlexRay收發(fā)器已達60億套的成績感到自豪，“平均每天供應兩百萬套收發(fā)器。”該公司并強調，乙太網(wǎng)路“將補強這些現(xiàn)有的標準，并在未來的幾個汽車世代取代MOST。”

　　業(yè)界分析人士認為，MOST最終將被乙太網(wǎng)路超越。但他們也指出，未來將會有更多不同的連網(wǎng)技術持續(xù)在汽車內部共存。

　　例如，針對連接車載資訊娛樂顯示器與基于攝影機的ADAS應用，乙太網(wǎng)路與MOST都不會是現(xiàn)有任務的優(yōu)先選擇。

　　目前，單對車用乙太網(wǎng)路支持高達100Mbps的速度。受限于100Mbps頻寬使得更高解析度的視訊必須在攝影機端先行壓縮，而在鏈路的另一端再進行解壓縮。

　　相反地，當今典型的ADAS采用低壓差分訊號、低雜訊、低功耗與低振幅的方法，透過銅纜線實現(xiàn)Gbps級的高速資料傳輸。

　　延遲是另一個值得關注的問題。以ADAS來看，在多臺攝影機系統(tǒng)中的視訊訊框必須同步。基于乙太網(wǎng)路的應用通常使用音訊—視訊橋接(AVB)軟體來同步攝影機。除了壓縮編碼/解碼以及進行封包可能導致高達10毫秒或更高的乙太網(wǎng)路攝影機延遲以外，當然還得考慮到由AVB產(chǎn)生的額外開銷。

　　IHS Technology汽車半導體總分析師Luca De Ambroggi認為，甚至是在這一波ADAS廣泛采用的浪潮下，還有其他許多連網(wǎng)技術將同時存在。由于“乙太網(wǎng)路的安全應用涵蓋仍然有限，我們看到FlexRay還會持續(xù)出現(xiàn)在ADAS主動系統(tǒng)中，因為它的容錯標準與即時性能等優(yōu)點。乙太網(wǎng)路一開始將會作為FlexRay的冗余通道，并在持續(xù)一段時間后才會完全取代。”

　　車內網(wǎng)路應用概況：乙太網(wǎng)路/IP將與頻寬標準(如CAN)共存

　　現(xiàn)在再回頭看看微芯科技。

　　這家總部位于美國亞利桑那州Chandler的晶片公司并非對于車用乙太網(wǎng)路的未來潛力視而不見。但該公司也相當清楚汽車產(chǎn)業(yè)有多么地保守。

　　微芯科技的賭注就押在汽車制造商一向“緩慢、零星采用新技術的方式，”Termer解釋說：“汽車制造商并不會在很快的時間內突然抽換掉已經(jīng)安裝在汽車中的現(xiàn)有匯流排系統(tǒng)。更重要的是，微芯科技將持續(xù)開發(fā)MOST裝置，以滿足汽車產(chǎn)業(yè)的需求。”

　　于此同時，恩智浦依然看好其車用乙太網(wǎng)路的發(fā)展前景。

　　從過去幾年來與汽車OEM和一線廠商之間廣泛且密集的合作基礎下，該公司表示，“我們觀察到市場上對于OPEN聯(lián)盟推廣的BroadR-Reach技術接受度真的開始加速提升了。”

　　根據(jù)NXP 指出，“目前已有幾家OEM正著手乙太網(wǎng)路解決方案的開發(fā)，并預計將在2018年至2020年推出的下一代汽車中導入這項技術方案。”