汽車以太網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用POF骨干和攝像鏡頭鏈路
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車內(nèi)信息娛樂(lè)系統(tǒng)設(shè)備的快速增長(zhǎng)以及先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)的興起創(chuàng)造了汽車內(nèi)部設(shè)備間更高效率的互連需求，通過(guò)優(yōu)于其他技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以太網(wǎng)是汽車網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。
塑料光纖(POF, Plastic Optical Fiber)，汽車產(chǎn)業(yè)大家所熟知的傳送媒介，現(xiàn)在已經(jīng)可以提供千兆位的傳輸能力，使得它成為未來(lái)汽車以太網(wǎng)絡(luò)以及如攝像鏡頭點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路應(yīng)用需求的完美解決方案。
2 汽車以太網(wǎng)絡(luò)
汽車已經(jīng)快速成為家庭的延伸，信息娛樂(lè)系統(tǒng)越來(lái)越成為新推出汽車中連接鄰近設(shè)備和其它車輛的基本設(shè)備，上網(wǎng)和汽車基礎(chǔ)設(shè)施也逐漸成為汽車配備的未來(lái)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
同樣地，駕駛輔助也是提供汽車安全視線無(wú)死角，避免交通意外傷亡的主要途徑，因?yàn)槠嚭突A(chǔ)設(shè)施在設(shè)計(jì)上可以達(dá)到這個(gè)目標(biāo)而不會(huì)受到駕駛的錯(cuò)誤或蓄意影響，ADAS將加入其他的被動(dòng)和主動(dòng)系統(tǒng)成為標(biāo)準(zhǔn)的汽車配備。
這些功能豐富的信息娛樂(lè)和駕駛輔助系統(tǒng)將大幅度提高通信帶寬的要求，并且增加汽車網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，由于更復(fù)雜的汽車網(wǎng)絡(luò)會(huì)影響可靠性和可維護(hù)性，信息娛樂(lè)系統(tǒng)和駕駛輔助系統(tǒng)的增加就創(chuàng)造了新網(wǎng)絡(luò)解決方案的需求，超越目前無(wú)法提供汽車間通信的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路或環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
2.1 以太網(wǎng)提供可擴(kuò)展性和高靈活性
控制器局域網(wǎng)(CAN, Controller Area Network)總線是一個(gè)在過(guò)去30年雄霸車用電子架構(gòu)的通信協(xié)議，目前已經(jīng)無(wú)法滿足未來(lái)汽車架構(gòu)的需求，另一方面，以太網(wǎng)則可以提供新一代車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要的可擴(kuò)展性和靈活性。
對(duì)于大多數(shù)汽車OEM廠商，可擴(kuò)展性是一項(xiàng)關(guān)鍵的功能，可以藉由平臺(tái)方式使用于多個(gè)汽車生產(chǎn)線，這個(gè)可擴(kuò)展性通過(guò)使用可以允許每部汽車分別進(jìn)行訂制的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加以支持。
高靈活性同樣也是允許汽車OEM廠商提供用戶多個(gè)車款訂制而不需更改網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵功能，網(wǎng)絡(luò)配置將自動(dòng)適配到車內(nèi)配備的特定設(shè)備，汽車制造商不需特別為每個(gè)車型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。
2.2 上下通信層的以太網(wǎng)應(yīng)用
以太網(wǎng)可以做為標(biāo)準(zhǔn)化IP診斷接口的下通信層，由ISO 13400互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議診斷通信(DoIP, Diagnostic Communication over Internet Protocol)制訂，預(yù)料將由全球大多數(shù)汽車OEM廠商采用。這個(gè)基于和互聯(lián)網(wǎng)使用相同IP協(xié)議的接口可以簡(jiǎn)化汽車內(nèi)系統(tǒng)的診斷，作為下層技術(shù)，以太網(wǎng)可以平順地和IP介接，這也是為何它目前普遍應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)的原因之一。
以太網(wǎng)同時(shí)也帶來(lái)和其它上層協(xié)議的無(wú)縫連接，舉例來(lái)說(shuō)，它可以協(xié)助影音同步或及時(shí)信息的安全傳輸，而對(duì)于信息娛樂(lè)網(wǎng)絡(luò)非常重要的影音同步(AVB協(xié)議棧、IEEE 802.1 Qav、802.1 AS、1722)則可以確保汽車內(nèi)不同屏幕和揚(yáng)聲器間影音的同步。
同樣地，由精確時(shí)間協(xié)議棧(IEEE 1588v2和1722)成提供的及時(shí)信息非常重要，特別是對(duì)ADAS，可以確保信息可以到達(dá)目的地而沒(méi)有延遲，以滿足安全應(yīng)用的要求。
2.3 分層架構(gòu)的以太網(wǎng)骨干
所有主要汽車制造商都同意將汽車內(nèi)分割成不同功能方塊的好處，在這個(gè)新的結(jié)構(gòu)上，汽車將由數(shù)個(gè)不同領(lǐng)域的設(shè)備共同工作并分享信息，相關(guān)的例子如動(dòng)力系統(tǒng)、車體控制、傳輸和安全系統(tǒng)等。
在每個(gè)領(lǐng)域中，使用的連接形式將基于所需執(zhí)行的功能以及各領(lǐng)域的需求，典型的跨領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)將基于FlexRay、MOST、以太網(wǎng)(第一代基于BroadR-Reach)、CAN或LIN等。
為了滿足分層架構(gòu)帶來(lái)的新需求，將需要一個(gè)寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行所有領(lǐng)域間的可靠通信，目前以太網(wǎng)看來(lái)可能是最好的選擇，然而，千兆位速度的最佳物理層尚在討論之中，基于POF的光學(xué)物理層可以提供1Gbps的帶寬需求，滿足目前和新一代系統(tǒng)的要求，同時(shí)帶來(lái)更低成本和更輕重量的優(yōu)勢(shì)。
圖1為目前使用的集中式架構(gòu)，在這個(gè)架構(gòu)中，單一中央閘道器(CGW, Central GateWay)提供了CAN連線、LIN連線、FlexRay連線以及MOST連線。
在分布式骨干架構(gòu)中，汽車次系統(tǒng)被區(qū)分為可以擁有單一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如CAN或以太網(wǎng)的區(qū)域群組，也可混合使用各種技術(shù)。
圖1：集中式架構(gòu)
圖2：具有可選冗余路徑的菊花鏈骨干
由于通過(guò)單一骨干連接所有領(lǐng)域，它的規(guī)模必須依照領(lǐng)域間數(shù)據(jù)移動(dòng)量的大小自動(dòng)調(diào)適，對(duì)于未來(lái)的預(yù)估顯示，ADAS和信息娛樂(lè)系統(tǒng)加上汽車內(nèi)原有的每個(gè)領(lǐng)域，將需要1Gbps速度的骨干。
評(píng)論