自從特斯拉橫空出世以后，智能汽車的概念為世人所普遍接受，汽車電子化大潮洶涌澎湃。從簡(jiǎn)單的燃油噴射到先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、駕駛員輔助系統(tǒng)、氣囊、安全系統(tǒng)、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及后視鏡、雷達(dá)等安全輔助系統(tǒng)，我們已經(jīng)見(jiàn)證了車內(nèi)電子系統(tǒng)的巨大變革。然而真正的聯(lián)網(wǎng)汽車需要的不僅僅是這些孤立的技術(shù)。要想汽車內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)間的信息暢通傳輸，需要一種快速、可擴(kuò)展、高適應(yīng)能力和更具性價(jià)比的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

打破堅(jiān)冰，以太網(wǎng)侵入汽車領(lǐng)域

今天汽車中廣泛應(yīng)用的是網(wǎng)絡(luò)是CAN、LIN、FlexRay以及MOST，它們主要應(yīng)用于車身電子和一些關(guān)鍵的安全性應(yīng)用，如電動(dòng)車窗/ 車門/車椅控制、電動(dòng)雨刷、引擎控制、安全氣囊控制等，這些應(yīng)用的特點(diǎn)是需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，但要求非常高的實(shí)時(shí)性和可靠性。

CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的最大帶寬只有12Mbps，隨著越來(lái)越多的高清視頻應(yīng)用進(jìn)入汽車，如ADAS(先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng))、360度全景泊車系統(tǒng)和藍(lán)光DVD播放系統(tǒng)，汽車網(wǎng)絡(luò)必須支持從車頭和車尾實(shí)時(shí)地向駕駛員前面顯示面板傳送720p以上高清視頻，這時(shí)候CAN總線帶寬已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用了。這也是為什么當(dāng)今汽車業(yè)界在發(fā)展MOST多媒體總線的背后原因。

MOST總線的帶寬是夠了，它能提供的最大帶寬是150Mbps，但MOST是共享總線，也就是多個(gè)設(shè)備共享這150Mbps帶寬，當(dāng)某個(gè)設(shè)備占用大帶寬的時(shí)候，別的設(shè)備可能就沒(méi)有資源了。例如，當(dāng)后座乘客在看藍(lán)光DVD影片時(shí)，駕駛員從ADAS看到的圖像可能就會(huì)時(shí)斷時(shí)續(xù)。此外，ADAS系統(tǒng)在車身周圍都配有很多攝像頭，現(xiàn)在這些攝像頭都是模擬的，但現(xiàn)在有一個(gè)趨勢(shì)是，這些模擬攝像頭要全部轉(zhuǎn)向數(shù)字?jǐn)z像頭，而且分辨率至少要達(dá)到720P。要傳輸這么高清晰度的數(shù)據(jù)信號(hào)，目前都是用壓縮的方法做的，但壓縮過(guò)以后還是需要30M帶寬，可以想象如果不壓縮的話，需要的帶寬就更多了。這么多數(shù)字?jǐn)z像頭如果同時(shí)工作，MOST總線就已經(jīng)滿足不了需求。

打破堅(jiān)冰，以太網(wǎng)侵入汽車領(lǐng)域

以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用已久，遍布數(shù)據(jù)中心、運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，目前正在向汽車行業(yè)滲透，車載以太網(wǎng)提供了一種擴(kuò)展能力更強(qiáng)、更開放的架構(gòu)。與 MOST相比，以太網(wǎng)采用的是星形連接架構(gòu)，也就是每一個(gè)設(shè)備或每一條鏈路都可以專享100M的帶寬，這樣無(wú)論今后汽車內(nèi)要增加什么高帶寬應(yīng)用，都不用擔(dān)心總線帶寬問(wèn)題。更重要的是，以太網(wǎng)使得客戶只需使用單對(duì)非屏蔽雙絞線就可以實(shí)現(xiàn)100Mbps帶寬，從而為汽車市場(chǎng)提供了業(yè)界成本最低的高帶寬連接解決方案。

目前汽車中采用的Flex Ray和MOST總線使用LVDS電纜來(lái)傳送大帶寬數(shù)據(jù)，但LVDS為了滿足汽車對(duì)電磁輻射的要求，需要有很厚的屏蔽層，同時(shí)連接器也是非常的復(fù)雜和昂貴。博通的BroadR-Reach技術(shù)使得普通的非屏蔽雙絞線就能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)在LVDS做到的事情，互連成本能降低80%，線纜重量減少30%，這可使得同樣的燃油能跑更多的路，這一點(diǎn)對(duì)新興的電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)特別具有意義。成本低廉的以太網(wǎng)目前已經(jīng)解決了此前汽車業(yè)內(nèi)最擔(dān)心的實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性問(wèn)題，未來(lái)很有希望成為汽車市場(chǎng)的一匹黑馬。目前寶馬汽車已經(jīng)在2013年推出的X5中采用博通以太網(wǎng)解決方案，其它汽車制造商也還在積極評(píng)估中。

那么，為什么此前100Mbps以太網(wǎng)沒(méi)能進(jìn)入汽車市場(chǎng)呢?“傳統(tǒng)的100Mbps標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)解決方案之所以進(jìn)不了汽車市場(chǎng)，主要是因?yàn)樗仨氂脙蓪?duì)或四對(duì)非屏蔽雙絞線進(jìn)行傳輸，物理層內(nèi)部的工作頻率要到200MHz左右，其電磁輻射量沒(méi)有辦法滿足汽車對(duì)EMC的要求。”博通基礎(chǔ)設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部汽車網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線副總監(jiān)Timothy Lau說(shuō)，“現(xiàn)在的方案之所以能滿足汽車對(duì)EMC的要求，主要是實(shí)現(xiàn)了兩大改進(jìn)：一是它支持用單對(duì)非屏蔽雙絞線線就可以進(jìn)行100M數(shù)據(jù)的傳輸。二是博通成功降低了物理層的工作頻率，芯片內(nèi)部的工作頻率只需50M左右。”它除了可以滿足汽車非常嚴(yán)格的EMC要求，而且還可以滿足極高的溫度要求，它的工作溫度范圍是軍用級(jí)或汽車級(jí)的，達(dá)到-45℃到125℃。TimothyLau表示，這款產(chǎn)品甚至可以用在汽車引擎附近，而汽車引擎附近通常是汽車內(nèi)溫度最高的地方。

整個(gè)汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)呈非?？焖俚脑鲩L(zhǎng)態(tài)勢(shì)，在2009年的時(shí)候，這個(gè)市場(chǎng)還大約只有150億美金，但預(yù)計(jì)到2015年，這個(gè)市場(chǎng)將膨脹到260億美金。

汽車對(duì)車載電子設(shè)備的需求在過(guò)去10年中翻了一番，而且除了數(shù)量上增加以外，復(fù)雜性也在不斷增加。一個(gè)典型的例子是ADAS，其它典型例子包括：車內(nèi)信息娛樂(lè)系統(tǒng)、藍(lán)光DVD播放系統(tǒng)和高清顯示應(yīng)用。這些越來(lái)越復(fù)雜的車載系統(tǒng)需要的帶寬也越來(lái)越多，對(duì)車內(nèi)的互連系統(tǒng)提出了一個(gè)更苛刻的需求，要求的帶寬也隨之大幅增加。由于汽車智能化聯(lián)網(wǎng)化的趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)，與IT互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)一樣，汽車行業(yè)另外一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)也是希望新的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)是開放性、兼容性的架構(gòu)，這樣他們可以很容易地把現(xiàn)有的應(yīng)用嵌入到新的系統(tǒng)里去。在不增加成本的前提下，這些汽車廠商希望把車內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一簡(jiǎn)化，將目前車內(nèi)的CAN、LIN、FlexRay網(wǎng)絡(luò)都統(tǒng)一到一個(gè)簡(jiǎn)單的、成本低的以太網(wǎng)絡(luò)上。

Timothy Lau認(rèn)為：“這是我們的遠(yuǎn)期目標(biāo)，在此之前，我認(rèn)為將是CAN、LIN和以太網(wǎng)共存的狀態(tài)。我們將在8-10年內(nèi)看到車用以太網(wǎng)開始取代CAN。”但有鑒于汽車產(chǎn)業(yè)行動(dòng)較為緩慢的特性，車用以太網(wǎng)到底會(huì)在多快的時(shí)間內(nèi)滲透到汽車，而且數(shù)量會(huì)有多少?仍是產(chǎn)業(yè)界所強(qiáng)烈質(zhì)疑的問(wèn)題;甚至汽車產(chǎn)業(yè)分析師們的意見(jiàn)也大不相同，對(duì)2020年車用以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的預(yù)測(cè)，從1.2億到3億都有。

為了促進(jìn)以太網(wǎng)在汽車中的應(yīng)用，博通和業(yè)界的一些業(yè)內(nèi)廠商(如寶馬、現(xiàn)代、路虎、NXP、飛思卡爾和哈曼)共同倡議建立了一個(gè) OPEN聯(lián)盟，這個(gè)聯(lián)盟的目的是促進(jìn)新一代車內(nèi)以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)以太網(wǎng)解決方案在下一代汽車網(wǎng)絡(luò)內(nèi)得到大規(guī)模的應(yīng)用。除了上述提到的重要目標(biāo)應(yīng)用以外，汽車音響業(yè)也正在朝以太網(wǎng)方向發(fā)展。OPEN聯(lián)盟的哈曼就是專門做車載音響系統(tǒng)的，他們現(xiàn)在就在開發(fā)基于以太網(wǎng)的音響系統(tǒng)。估計(jì)，在未來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的汽車音響廠商加入到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中來(lái)。

以太網(wǎng)是一種簡(jiǎn)單、成熟的開放標(biāo)準(zhǔn)，每一種基于以太網(wǎng)的應(yīng)用都極大地降低了擁有成本。在征服電信骨干網(wǎng)絡(luò)以后，從PAN到WAN，以太網(wǎng)幾乎可以說(shuō)是無(wú)處不在了，現(xiàn)在它又要開始征服一個(gè)新堡壘——汽車。汽車行業(yè)的保守和封閉盡人皆知，但在互聯(lián)網(wǎng)的沖擊下，在汽車智能化聯(lián)網(wǎng)化的潮流中，汽車廠商也不得不低下高傲的頭顱，擁抱開放互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)。