车载以太网概述

1.什么是车载以太网？

车载以太网是用于连接汽车内各种电气设备的一种物理网络。车载以太网的设计是为了满足车载环境中的一些特殊需求。例如：满足车载设备对于电气特性的要求（EMI/RF）；满足车载设备对高带宽、低延迟以及音视频同步等应用的要求；满足车载系统对网络管理的需求等。因此可以理解为，车载以太网在民用以太网协议的基础上，改变了物理接口的电气特性，并结合车载网络需求专门定制了一些新标准。针对车载以太网标准，IEEE组织也对IEEE 802.1和IEEE 802.3标准进行了相应的补充和修订。

当这些车载以太网新特性没有纳入IEEE之前，有一些商业组织负责和参与了前期的网络规格定义，例如：

OPEN(One Pair EtherNet) Alliance

这个联盟最先提倡在车载上使用Broadcom（博通）公司设计的10/100Mbps BroadR-Reach解决方案。BroadR-Reach技术使用一对差分信号实现10/10/100Mbps数据的双向传输，并且使用了特殊的编码方式，使数据传输的基频变为了66MHz（民用以太网为125MHz），通过这种方式来改善EMI/RF等电气特性，从而满足了车载设备的对于辐射和抗扰规的要的要求。OPEN Alliance统合了IC厂商，车厂以及车载设备供应商，在前期定义了车载以太网的物理规格和一些网络协议，形成了最初的10M/100Mbps车载以太网的解决方案。后期IEEE根据BroadR-Reach为基础，命名了IEEE 100Base-T1的电气规格。因此，车载以太网接口也常被称作BroadR-Reach接口。

AVnu Alliance

这个联盟主要致力于IEEE802.1音视频桥接(Audio Video Bridging，AVB)以及时间敏感网络(Time Sensitive Networking，TSN)的实现以及标准的定义。这些协议使网络传输增加了确定性，能够更加精准的控制延迟和音视频之间的同步。

2.传统以太网已经存在了20年以上，为什么一直没有被应用在车载上面？

(1) 传统以太网不能满足汽车OEM厂商对于EMI（电磁干扰)和RF(辐射)的要求，民用的100BASE-TX和1000BASE-TX的辐射噪声很难控制，并且承受噪声干扰（抗扰）的能力比较差。

(2) 车载系统对于传感器及控制系统的响应速度有非常高的要求，而传统以太网不能保证ms级别（或更小）的传输延迟。

(3) 传统以太网没有提供网络带宽分配的方法，因此在不同的数据流同时传输时，无法保证每个数据流所需要的带宽。

(4) 传统以太网没有提供网络设备之间进行时钟同步的方法，无法保证多个设备同一时刻针对数据进行同步采样（尤其是音视频数据）。

3.什么促使以太网被应用在汽车上？

1.数据带宽需求

汽车上的电子设备变得越来越复杂，各种控制系统以及传感器的使用越来越多，车内的各种处理器和域控制器需要更多的数据交互，这种大量的数据交互对于车内数据传输带宽的要求越来越高。

应用举例：

车联网应用：在万物互联的大趋势下，汽车也慢慢变成了互联网的一部分，很多汽车中都配备了4G/Wi-Fi。通过联网，用户和汽车OEM厂商可以对汽车中的电子设备的软件进行OTA升级，对汽车进行远程诊断和状态监控。同时，车内设备也可以通过互联网获得实时交通信息和娱乐信息，这些数据的交互都需要更高的车内总线带宽。

智能驾驶应用：智能驾驶的实现必须依赖于大量的传感器（例如激光雷达，摄像头），这些传感器数的据的传输和处理也依赖于更高的车内总线带宽。

2.车内布线需求

通常，车内各个电子设备之间都是通过专用的电缆进行连接，这使车内的线缆的布置和连接变得更加复杂，同时也带来了车内线缆成本和重量的成倍增加（车内线束的重量是在整车成本排名第三位，同时成本也仅次于动力总成和底盘排名第三）。博通（Broadcom）和博世（Bosch）通过一起研究和评估，实现了通过使用非屏蔽双绞线（UTP）作为10/10/100Mbps以太网的传输介质，而且可以使用更小的连接器端子，这样可以使得线缆的重量大大减少。并且通过以车载太网的应用，车内的电子设备可以抛弃点对点的传统布线连接，只需要将各个设备连接到车载网关控制器上即可，这样也大大减少了车内布线的复杂度。