海量數據增長驅動車用乙太網路需求

 隨著汽車技術的發展, 汽車電子產品數量逐年增加, 複雜性日益提高, 越來越多的汽車需要配備高級駕駛輔助系統  (ADAS), 車載信息娛樂系統 (IVI), 大量流媒體數據的傳輸要求總線具備更高的傳輸能力. 現今汽車普及的網絡技術主要有 CAN, FlexRay, LIN, MOST 和 LVDS 等.

在總線結構的基礎上, Delphi 在  2007 年進一步提出了 E/E Architecture (電子電氣架構) 的概念, 將汽車內部所有的電子電氣元器件視為一個完整的系統, 對發動機系統, 車窗控制, 車載娛樂系統等一切需要電力控制的軟硬件進行系統設計和不斷優化.

數據傳輸需求快速增長, 催化車載網絡架構變革. 大量的高速傳輸需求, 帶來了車載網絡通訊的變革, 我們認為乙太網將成為域間控制器網絡的網絡骨幹介質, 並用於代替現有串行網絡 (如 MOST 和 FlexRay), 未來高速總線將以乙太網為主.

車載乙太網優勢: 1) 高帶寬, 滿足大量數據傳輸的需求. 2) 乙太網技術的標準性, 成熟性, 通用性和互聯擴展的優勢. 3) 降低線束重量: 100BASE-T1 是全雙工標準, 物理上只需要一根非屏蔽雙絞線即可實現,  可以減少線纜重量約 30%, 減少連接成本約 80%.

乙太網之所以成為最普遍應用的區域網 (LAN) 技術, 很大程度上是由於其改變和進化的能力, 而這種能力來自其分層組網的協議架構: 即當對物理層 (PHY) 進行更改以實現新的布線類型和更快的運行速度時, 高級協議和軟件可以保持不變. 

汽車電子電器網絡架構演進方向預示著乙太網將替代 CAN 成為高速主幹網, 基於域控制器 (Domain Controller) 構建的網絡拓撲將成為子網系統. 乙太網為主幹網絡, 將車載域控制器系統 (車身域, 底盤域, 動力域, 信息娛樂域, 輔助駕駛域) 進行高速互聯.

車載乙太網的落地: 從信息娛樂網絡到主幹網絡, 解決方案及行業標準的形成, 為車載乙太網的落地排除了基本的障礙 . BroadR-Reach 解決方案改善了乙太網的電氣特性,  BroadR-Reach 由 Broadcom (博通) 設計, 並在 One-Pair EtherNet 聯盟的支持下成為最主流的車載乙太網標準之一.

中國的汽車年產銷量均在 2500 萬輛以上, 車載娛樂系統, 導航系統等已逐步成為汽車的標配. 根據中國汽車技術研究中心有限公司的預測 2021~2025 年車載乙太網 PHY 晶片出貨量將呈 10 倍數量級的增長, 保守預計 2025 年中國車載乙太網 PHY 晶片搭載量將超過 2.5 億片.

理想的汽車網絡應當具有高帶寬, 低延遲, 高靈活性與適中的布線成本, 其中高帶寬是主幹網絡最重要的特性之一. Aptiv 副總裁在 2018 年預測自動駕駛汽車每小時就將產生 4TB 數據. 帶寬是汽車網絡升級所面臨的關鍵挑戰.

隨著汽車網聯化功能和智能化功能越來越多, 智能網聯汽車受網絡攻擊的風險越來越大, 從而導致車輛失去控制, 駕駛員和乘客容易受到傷害. 而網關安全機制可幫助大幅減少網絡攻擊的風險, 最大限度保障駕駛員及乘客的安全, 並防止車輛被盜和重要信息丟失.

概念股有 "瑞昱" (全球前5大車用乙太網晶片廠,  號稱全世界第一家推出車用千兆級網路實體元件/Gigabit PHY, 2019 與英飛凌合作推出新一代車用網路閘道器/Gateway,  切入BMW, 福斯, 現代汽車與戴姆勒等供應鏈),  "新漢" (主要產品為工業電腦, 具備 EtherCAT 解決方案 ).