基于100BASE-TX標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的汽車(chē)解決方案的優(yōu)勢(shì)分析

1. 簡(jiǎn)介

有線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用非常廣泛，橫跨諸多市場(chǎng)領(lǐng)域，從家庭、辦公室、企業(yè)到工業(yè)、汽車(chē)等不一而足;對(duì)其而言，以太網(wǎng)經(jīng)歷迅猛演變發(fā)展，儼然已成為其事實(shí)上的不二之選。頗具諷刺意味的是，短短四十年前，根本沒(méi)人能想到以太網(wǎng)能取得如今的成就。

1973年，首個(gè)以太網(wǎng)系統(tǒng)面世。與大多數(shù)新技術(shù)一樣，當(dāng)時(shí)的它也存在不少問(wèn)題。其超重型同軸電纜及分流器為，導(dǎo)致安裝極為繁瑣，可靠性差的問(wèn)題則更不必說(shuō)。那是 IBM 憑借價(jià)格相對(duì)低廉的個(gè)人計(jì)算機(jī)而穩(wěn)坐行業(yè)頭把交椅的時(shí)代，當(dāng)時(shí)，這些計(jì)算機(jī)都是基于一種名為“令牌環(huán)”的替代方法實(shí)現(xiàn)彼此互聯(lián)的。那時(shí)，以太網(wǎng)第一次獲得了一位關(guān)鍵盟友，即 IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)化組。雖然“令牌環(huán)”本身已于 1985 年在 IEEE 802.5工作組內(nèi)實(shí)現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)化”，但I(xiàn)BM仍然保持著自身的許多專(zhuān)有“賣(mài)點(diǎn)”，嚴(yán)重阻礙了潛在競(jìng)爭(zhēng)供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)完全互操作性。 IEEE 802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)能夠提供公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了真正開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)化。公平競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果是，大量小公司通過(guò)向市場(chǎng)推出基于以太網(wǎng)的互操作性解決方案而實(shí)現(xiàn)了發(fā)展壯大。1995 年，IEEE 802.3u 100BASE-T 標(biāo)準(zhǔn)面世，對(duì)通過(guò)非屏蔽雙絞線連接的 100Mb/s 以太網(wǎng)(大量供應(yīng)商都能提供)作出了規(guī)范。在那時(shí)，“令牌環(huán)”方法已逐漸失去吸引力，不僅僅在于網(wǎng)速不足(最大16Mb/s)，更重要的是由于成本方面的限制。該解決方案仍舊面臨著硬件昂貴和持續(xù)存在的互操作性問(wèn)題。

因此，“令牌環(huán)”從原本計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)仁不讓的繼承人的高位跌下，最終淪為昨日黃花。后來(lái)的實(shí)踐證明，與之相比，以太網(wǎng)更加經(jīng)濟(jì)、快速、穩(wěn)健。四十年之后，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)絲毫未減當(dāng)年。以太網(wǎng)能在持續(xù)保證最低成本的同時(shí)，不斷發(fā)展演進(jìn)、適應(yīng)各種條件并可靠地滿(mǎn)足眾多市場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求，這一能力與 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的真正開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)化有著直接淵源，這一點(diǎn)毋庸置疑。

如今，以太網(wǎng)憑借其提供的實(shí)時(shí)、高速車(chē)載網(wǎng)絡(luò)，正逐步發(fā)展成為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和汽車(chē)信息娛樂(lè)應(yīng)用的首選網(wǎng)絡(luò)。由于汽車(chē)行業(yè)已將以太網(wǎng)用于汽車(chē)診斷 (ISO 13400)，標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.3 以太網(wǎng)繼續(xù)致力保證網(wǎng)絡(luò)泛在性、最低的總擁有成本 (TCO) 和更低的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性。本文將對(duì)基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)有解決方案進(jìn)行概述，并對(duì)其中一些多方優(yōu)勢(shì)進(jìn)行詳述。

2. 提供泛在網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)如今，100BASE-TX 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)已根據(jù) ISO13400 規(guī)范集成在汽車(chē)中，用于車(chē)載診斷 (OBD) 和軟件下載。相比基于 CAN 的傳統(tǒng)方法，100BASE-TX 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)以速度制勝，保持著一大主要優(yōu)勢(shì)。汽車(chē)重編程無(wú)需花費(fèi)數(shù)小時(shí)，幾分鐘即可完成，大大降低汽車(chē)制造商的總成本。診斷應(yīng)用利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn) OBDII 汽車(chē)連接器和 CAN 線纜，而非傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò) RJ45 和 CAT5，證明了以太網(wǎng)的內(nèi)在靈活性。

圖 1a 突出顯示了現(xiàn)今汽車(chē)各個(gè)部位所用的多種不同的應(yīng)用特定物理層總線。例如，MOST、CAN 和 LVDS。該策略的缺點(diǎn)在于它需要橋接多條總線，既提高了復(fù)雜性，又增加了成本。

展望未來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)必將為汽車(chē)提供單一的泛在網(wǎng)絡(luò)。

圖 1a. 當(dāng)前汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)示例

圖 1b. 以太網(wǎng)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)示例

隨著實(shí)時(shí)流媒體解決方案 AVB 以太網(wǎng)的出現(xiàn)，單一的常見(jiàn)物理層將能夠替代傳統(tǒng)的汽車(chē)總線。如圖 1b 所示，唯有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)能夠提供橫跨所有車(chē)載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的單一泛在物理層。

汽車(chē)在這方面可謂受益頗多，不僅可以通過(guò)單一物理媒體傳輸多種應(yīng)用，同時(shí)還能免除網(wǎng)關(guān)橋接的麻煩，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜性和成本的雙降。

3. “發(fā)展中的”汽車(chē)以太網(wǎng)

新開(kāi)發(fā)的車(chē)載應(yīng)用傾向于使用以太網(wǎng)，包括先進(jìn)駕駛輔助攝像機(jī)、信息娛樂(lè)和移動(dòng)診斷等，例如，當(dāng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中而非在維修中心的時(shí)候。它們與 OBD 有兩大區(qū)別：

1.實(shí)時(shí)應(yīng)用

2.需要符合 EMI 規(guī)范(通常使用非屏蔽線纜)，從而降低線纜成本。

可靠性能

選擇屏蔽線纜雖然是一種減少車(chē)內(nèi)的輻射發(fā)射量的方案，但通常并不可取。屏蔽線纜會(huì)產(chǎn)生接地策略問(wèn)題，不但會(huì)對(duì)耐用性造成負(fù)面影響，還會(huì)增加生產(chǎn)成本。此外，屏蔽線纜不能使用線束制造;而必須經(jīng)過(guò)預(yù)制和外購(gòu)。由于在車(chē)聯(lián)網(wǎng)(如攝像機(jī))中繼續(xù)使用 LVDS 技術(shù)，此類(lèi)問(wèn)題的確已成為主要缺陷。我們的最終目標(biāo)是使用非屏蔽線纜支持標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的運(yùn)行，同時(shí)嚴(yán)格遵守汽車(chē) OEM EMI 規(guī)范。這將從根本上降低使用屏蔽線纜的布線成本，同時(shí)與其他標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)設(shè)備保持互操作性。最終結(jié)果是電纜和硅成本達(dá)到最低，且有多家供應(yīng)商參與競(jìng)爭(zhēng)。然而，由于預(yù)期的輻射發(fā)射水平，一種早期觀點(diǎn)認(rèn)為，不可能使用非屏蔽線纜支持標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的運(yùn)行。這便引發(fā)了對(duì)更多專(zhuān)有的替代性物理層解決方案的調(diào)查，這些都是待考慮用于解決上述問(wèn)題的方案。其中一種是已有的 BroadR-Reach 技術(shù)，該技術(shù)由博通公司 (Broadcom) 開(kāi)發(fā)，最初用于擴(kuò)大 100Mbps 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在家庭內(nèi)的覆蓋范圍。與千兆技術(shù)類(lèi)似(但并非互操作)，BroadR-Reach 技術(shù)利用額外的信號(hào)處理來(lái)擴(kuò)大數(shù)據(jù)的傳輸范圍。處理和額外過(guò)濾可以降低輻射發(fā)射量。該技術(shù)最初曾被視為唯一可行的解決方案，一些早期采用汽車(chē)以太網(wǎng)的行業(yè)已對(duì)BroadR-Reach PHY 技術(shù)進(jìn)行了評(píng)估。但是，自從開(kāi)展這些早期工作以來(lái)，麥瑞和 Marvell 成功證明了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)確實(shí)能夠使用非屏蔽雙絞線運(yùn)行，且符合汽車(chē) OEM 輻射規(guī)范。目前已實(shí)現(xiàn)物理層汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的“圣杯”。因此，主要的原始設(shè)備制造商 (OEM) 已開(kāi)始進(jìn)行進(jìn)一步工作，調(diào)查并資格化基于標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng) PHY 層。

圖 2. 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) PHY ALSE 輻射發(fā)射示例

圖 3. 典型汽車(chē)以太網(wǎng) PHY 收發(fā)器示意圖

為說(shuō)明其典型性能，圖 2 和圖 3 展示了符合汽車(chē) OEM 規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) PHY 的示范輻射和免疫水平。根據(jù)通用汽車(chē)的《電氣/電子元件電磁兼容性規(guī)范》GMW3097 所述進(jìn)行測(cè)試。所用的低成本、手工線束使用 Kroschu FL9Y FlexRay 接線和 Tyco MQS 連接器，符合 GMW3173、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織電纜選擇和車(chē)輛總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砭€束要求。

4. 為什么是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)?

以太網(wǎng)最初在上世紀(jì) 90 年代超越當(dāng)時(shí)的行業(yè)先驅(qū)“令牌環(huán)”而獲得成功，這其中的原因至今未變。至于以太網(wǎng)為什么應(yīng)該在汽車(chē)領(lǐng)域而非其他領(lǐng)域獲得成功，其實(shí)也沒(méi)有實(shí)質(zhì)上的區(qū)別。IEEE 802.3 真正開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)化相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)提供了至關(guān)重要的多方優(yōu)勢(shì)，是所有成功的根本原因。

最低擁有成本是最關(guān)鍵的。大量市場(chǎng)和多個(gè)供應(yīng)商形成了可以轉(zhuǎn)化為較低成本硅和標(biāo)準(zhǔn)材料單的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

整體解決方案是第二大優(yōu)勢(shì);以太網(wǎng)不僅僅是物理層。事實(shí)上，它更是一種符合 802.3az 節(jié)能以太網(wǎng) (EEE) 和 802.3af.at 有源以太網(wǎng) (PoE) 等互補(bǔ) IEEE 規(guī)范的總體解決方案。

除了保證通過(guò)多個(gè)擴(kuò)張市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勁的未來(lái)路線圖外，基于標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)還不斷發(fā)展 IEEE 規(guī)范，最重要的是促成了供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)。

5. 簡(jiǎn)化的標(biāo)準(zhǔn)化 BoM

如下方圖 4 所示，以太網(wǎng)線路圖相對(duì)簡(jiǎn)單明了。主處理器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的 MII(媒體獨(dú)立接口) 數(shù)字接口連接到 PHY。從工業(yè)控制到消費(fèi)者應(yīng)用，PHY 是其他所有以太網(wǎng)應(yīng)用中廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) PHY 設(shè)備，這對(duì)汽車(chē)行業(yè)非常關(guān)鍵。它確保了大眾市場(chǎng)容量高于并超越任何汽車(chē)特定解決方案。這樣，硅成本才能減少到最低。

實(shí)踐證明，以太網(wǎng)可靠、穩(wěn)健，僅需最低標(biāo)準(zhǔn)電源濾波器即可運(yùn)行。為符合標(biāo)準(zhǔn)，通常使用 100ppm 晶體或時(shí)鐘源。盡管在現(xiàn)實(shí)中，可用硅現(xiàn)在可以在更廣的范圍內(nèi)運(yùn)行。通過(guò)運(yùn)用成本和精度較低的晶體，汽車(chē)應(yīng)用可從中獲益并進(jìn)一步降低成本。

圖 4. 典型汽車(chē)以太網(wǎng) PHY 收發(fā)器示意圖

PHY 收發(fā)器是其他所有以太網(wǎng)應(yīng)用中廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) PHY 設(shè)備，這對(duì)汽車(chē)行業(yè)非常關(guān)鍵。

基于標(biāo)準(zhǔn)的汽車(chē)以太網(wǎng)解決方案的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于 PHY 收發(fā)器和磁性元件之間的線路接口上很少需要或根本不需要安裝元件。這不僅簡(jiǎn)化了電路板布局，更是提高了信號(hào)的完整性。也可以使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)磁性元件。近年來(lái)，汽車(chē)級(jí)以太網(wǎng)磁性元件的增加實(shí)現(xiàn)了大幅增長(zhǎng)。大部分主要磁性元件供應(yīng)商目前已經(jīng)推出或至少在產(chǎn)品路線圖中納入了相應(yīng)的解決方案。受來(lái)自其他以太網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的影響，成本還會(huì)繼續(xù)降低。隨著最近表面貼裝、機(jī)繞和小尺寸解決方案的引入，汽車(chē)用磁體方面的創(chuàng)新可見(jiàn)一斑。這其中有一個(gè)全汽車(chē)級(jí)變壓器，最高高度僅為 2.9mm，非常適合攝像機(jī)模組等空間受限的應(yīng)用。相比傳統(tǒng)的手繞繞組，機(jī)繞磁性元件還可提供更高的精確性。該等精確性和容差變化的減少為更強(qiáng)、更加統(tǒng)一的性能提供了支持。

標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)配置的最終結(jié)果是一個(gè)優(yōu)化的成本較低的材料清單。與基于非標(biāo)準(zhǔn)的替代性解決方案相比，最小的外部 PHY 電路減小了 PCB 基面板的面積，大幅改進(jìn)了緊湊設(shè)計(jì)。

6. 節(jié)能

100BASE-TX 以太網(wǎng)已經(jīng)提供了當(dāng)前市場(chǎng)上功率最低的 PHY 技術(shù) 與基于千兆技術(shù)的解決方案相比，功率和成本的降低幅度高達(dá) 30%。引入 IEEE 802.3az 節(jié)能以太網(wǎng) (EEE) 支持后，能源效率還會(huì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步升級(jí)。在空閑態(tài)下(例如，不發(fā)送通信量時(shí))，PHY 可以轉(zhuǎn)換為低功率睡眠模式，這會(huì)將功耗降低超過(guò) 50%，如下方圖 5 所示。

圖 5

除了喚醒信號(hào)以檢測(cè)耗電的遠(yuǎn)程裝置(如攝像機(jī)和傳感器)外，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) PHY 還能提供汽車(chē)所需的超低待機(jī)電流。100BASE-TX 降低的熱耗散可以轉(zhuǎn)化為更高的可靠性和燃料效率，這正是當(dāng)今汽車(chē)行業(yè)所亟需的。

7. PoE 免費(fèi)!

對(duì)更安全車(chē)輛的需求使得汽車(chē)開(kāi)始增加最先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)功能。基于傳感器的防碰撞功能日益增多且復(fù)雜，將提供車(chē)道偏離、路標(biāo)、交通燈和行人識(shí)別等服務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)被證明是極具吸引力的 ADAS 應(yīng)用解決方案，可以通過(guò)低成本的非屏蔽雙絞線提供高帶寬數(shù)據(jù)傳輸。它將證明，當(dāng)為該等應(yīng)用部署免費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)有源以太網(wǎng) (PoE) 時(shí)，汽車(chē)市場(chǎng)可以比其他市場(chǎng)獲利更多。

在汽車(chē)周?chē)砑佣鄠€(gè)攝像機(jī)傳感器必然會(huì)增加布線內(nèi)容，這是汽車(chē)制造商最想避免的麻煩。位置較遠(yuǎn)的汽車(chē)傳感器當(dāng)然也需要沿著數(shù)據(jù)接線傳輸電力。于是，每個(gè)傳感器均安裝額外的一對(duì)接線，遠(yuǎn)程為各個(gè)設(shè)備供電。IEEE 802.3af(標(biāo)準(zhǔn))和 IEEE 802.3at(功率增大型)指定了根據(jù)數(shù)據(jù)在同一根線纜上配電的方式。通過(guò)利用這些技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程傳感器設(shè)備可以排除額外的電纜。如此一來(lái)，不僅節(jié)省線纜，汽車(chē)應(yīng)用也會(huì)從中受益頗多，即通過(guò)優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn) PoE 得到該穩(wěn)健技術(shù)的所有好處，無(wú)需任何額外系統(tǒng)成本。

為了解其原因，我們首先研究一下 IEEE802.3af/at PoE 運(yùn)行的基本原理，如圖 6 所示。

圖 6. IEEE 802.3af/at 有源以太網(wǎng)幻象供電法

PoE 架構(gòu)包含兩大要素：第一個(gè)要素是用于供應(yīng)電力的供電端設(shè)備 (PSE)，第二個(gè)要素是接受電力的受電端設(shè)備 (PD)。專(zhuān)用的 PSE 控制器必須首先對(duì) PD 進(jìn)行檢測(cè)和分類(lèi)，然后再分三個(gè)階段流程供電;

1.發(fā)現(xiàn) – PSE 檢查是否連接到有效且兼容的設(shè)備

2.分類(lèi) – PSE 核對(duì) PD 所需的電力

3.運(yùn)行 – 如果 1 號(hào)和 2 號(hào)條件確實(shí)有效且 PSE 可以提供充足電力，將啟用 VPSE 電壓 (介于 44V 到 57V 之間)。

PoE 電壓 VPSE 應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn) 100BASE-TX 以太網(wǎng)變壓器的中心抽頭。這種技術(shù)被稱(chēng)為“幻象供電”。電流沿著兩條接線下流到 PD 端的以太網(wǎng)變壓器中心抽頭。每個(gè)繞組各承載一半電極相反的電流，因此，通過(guò)變壓器的總 DC 電流實(shí)際上應(yīng)該為零。這種“幻象供電”法具備一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)，即抑制 PD 端變壓器的普通模式噪聲，但這僅適用于 100BASE-TX 以太網(wǎng)接口。隨著普通模式的噪聲散入差動(dòng)以太網(wǎng)信號(hào)并被清除，PSE 發(fā)出的噪聲或沿雙絞線電纜提取的噪聲將實(shí)現(xiàn)耦合。

如果 RX 和 TX 接線對(duì)偶然交換，PD 端需要使用橋式整流器啟用整流并以極性不敏感的方式發(fā)揮作用。

PSE 的地回路路徑通過(guò)其他變壓器的中心抽頭提供。這將轉(zhuǎn)化為第二個(gè)重要好處;即 PD 和 PSE 接地的電流隔離。兩端的接地電位不同時(shí)，電流隔離的作用非常重要，能夠防止形成輻射接地回路。這種情況很可能對(duì)汽車(chē)意義重大。這種好處也是 2 對(duì)安裝 100BASE-TX 以太網(wǎng)所獨(dú)有的。

8. 汽車(chē)優(yōu)化

如下方圖 7 所示，了解在汽車(chē)應(yīng)用中運(yùn)用該等 IEEE PoE 方法時(shí)提供的優(yōu)化非常有趣。

可以排除傳統(tǒng)的 PSE 控制器是所發(fā)現(xiàn)的主要差異。由于汽車(chē)應(yīng)用的 PD 端為已知且固定，因此無(wú)需經(jīng)過(guò)“發(fā)現(xiàn)”和“分類(lèi)”階段。機(jī)頭單元和后視攝像機(jī)模塊之間的接口是汽車(chē)應(yīng)用的典型示例。相對(duì)昂貴的 PSE 控制器可以用低成本的 DC-DC 穩(wěn)壓器取代。該穩(wěn)壓器可以在電流過(guò)載故障情況下提供關(guān)閉保護(hù)。通過(guò)為汽車(chē)選擇更加適合的較低 PoE 電壓 VPSE(例如，12 V，與 IEEE802.3af/at 指定的 48V 相比)，PD 端也可以選擇一個(gè)成本較低的低電壓 DC-DC 穩(wěn)壓器。從 12V PoE 運(yùn)行時(shí)，每個(gè)端口仍然可以獲得 6W 或更高的額定功率。當(dāng)需要更多功率時(shí)，可以使用更高的 PoE 電壓(或增強(qiáng)的額定電流磁性)。

圖 7. 采用幻象供電法的優(yōu)化汽車(chē) 100BASE-TX PoE

由于汽車(chē)接線也將固定，因此，PD 端也不需要普通的橋式整流器。盡管經(jīng)過(guò)優(yōu)化且降低了最終成本，但由于采用“幻象供電”法，汽車(chē)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) PoE 仍具備其他優(yōu)勢(shì)。特別是 PD/PSE 接地隔離和 PD 端普通模式噪聲抑制，如下方總結(jié)表所示。

表 1. 優(yōu)化的汽車(chē) 100BASE-TX PoE 的好處

仔細(xì)檢查圖 8 所述的優(yōu)化時(shí)，很明顯 IEEE PoE 的所有關(guān)鍵好處均已獲得且無(wú)需任何額外成本;沒(méi)有額外的接線，使用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)磁性元件和現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)電源管理。因此，汽車(chē)市場(chǎng)從“PoE 免費(fèi)!”的概念中獲得了相當(dāng)獨(dú)特的價(jià)值定位。

9. 多供應(yīng)商互操作性

關(guān)于任意公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)，提供真正的互操作性解決方案的競(jìng)爭(zhēng)供應(yīng)商數(shù)量是衡量成功與否的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。和其他許多 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)一樣，IEEE 802.3 以太網(wǎng)在這方面無(wú)疑是非常成功的。與由“白紙”引出的工作組定義不同，對(duì)基于標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有供應(yīng)商技術(shù)進(jìn)行逆向工程往往會(huì)產(chǎn)生一個(gè)重大缺陷：互操作性差。實(shí)際情況常常表明，終端用戶(hù)不可能在普通網(wǎng)絡(luò)中混合供應(yīng)商設(shè)備。MOST 技術(shù)中即遇到了上述情況：盡管標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)“公開(kāi)”，但專(zhuān)用性仍然會(huì)造成潛在的互操作性困難，并因此阻礙了備選供應(yīng)商的出現(xiàn)。2008 年 11 月發(fā)表的《Hansen 報(bào)告》提到：“供應(yīng)商和汽車(chē)制造商希望 SMSC ‘專(zhuān)用’MOST 技術(shù)能夠更多的降低成本，以及提高市場(chǎng)接受度。有些商家正在考慮采用以太網(wǎng)作為替代方案?！?與專(zhuān)有方法相比，沒(méi)有可靠互操作性的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)未表現(xiàn)出任何重要優(yōu)勢(shì)。

過(guò)去 30 年，IEEE 802.3 以太網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了蓬勃發(fā)展，形成了標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)、測(cè)試和一致性規(guī)范，產(chǎn)生了大量測(cè)試設(shè)備和軟件解決方案，并可以使用獨(dú)立的測(cè)試室，其中最突出的是新罕布什爾大學(xué) (UNH) 的互操作性實(shí)驗(yàn)室 (IOL)。IOL 根據(jù) IEEE 802.3 規(guī)范獨(dú)立驗(yàn)證以太網(wǎng)設(shè)備，并進(jìn)行了大量互操作性驗(yàn)證測(cè)試。汽車(chē)行業(yè)可以開(kāi)發(fā)已經(jīng)確立的以太網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，從而最大程度地減少融入汽車(chē)社區(qū)所需投入的任何額外努力。目前已經(jīng)采取行動(dòng)，擴(kuò)展現(xiàn)有的 UNH 以太網(wǎng)測(cè)試以獲得低排放傳輸掩碼定義，并擴(kuò)展使用真正汽車(chē)線束的互操作性測(cè)試組。

麥瑞及競(jìng)爭(zhēng)供應(yīng)商 Marvell 已經(jīng)證明，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)可以提供多供應(yīng)商互操作性解決方案，同時(shí)符合使用非屏蔽線纜的汽車(chē) EMI 規(guī)范。

圖 8. 采用汽車(chē)線束的多供應(yīng)商汽車(chē)以太網(wǎng)互操作性

對(duì)于圖 8 所示情況，2013 年 7 月在日本東京召開(kāi)的日經(jīng)汽車(chē)研討會(huì)證明了無(wú)錯(cuò)互操作性。長(zhǎng)期的無(wú)錯(cuò)通信量通過(guò)汽車(chē)線束傳輸，該線束包含幾段 5 x 3 米長(zhǎng)的使用四個(gè)內(nèi)聯(lián) MQS 連接器的 的低成本非屏蔽 FlexRay 線纜。線束采用手工制造，每個(gè)連接器均配備一段最短 5cm 的非絞線，代表最低成本的線纜規(guī)格。您可前往 http://youtu.be/QhiBu38bW64 觀看互操作性演示視頻。進(jìn)一步的互操作性測(cè)試已經(jīng)驗(yàn)證了替代的汽車(chē)線束，長(zhǎng)度從較短的 50mm“插線電纜”到延長(zhǎng)的 100m 線纜不等。

10. 總結(jié)

過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)反復(fù)證明，任何給定技術(shù)的成功在很大程度上都取決于是否實(shí)現(xiàn)了完全標(biāo)準(zhǔn)化。IEEE 802.3 以太網(wǎng)即是在該框架內(nèi)取得成功的一個(gè)完美示例：在多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)供應(yīng)商的驅(qū)動(dòng)下，提供具有超前意識(shí)和互操作性的整體解決方案。結(jié)果就是，終端用戶(hù)可以利用擁有成本最低的解決方案。

真正公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)是競(jìng)爭(zhēng)解決方案實(shí)際互操作性的基礎(chǔ)，鼓勵(lì)了多供應(yīng)商設(shè)備的持續(xù)發(fā)展。競(jìng)爭(zhēng)加劇導(dǎo)致成本降低和發(fā)展速度加快，推進(jìn)形成自持生態(tài)系統(tǒng)。IEEE 802.3 以太網(wǎng)提供成熟、確定的生態(tài)系統(tǒng)，該生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年精煉，毫無(wú)趨緩跡象。除了提供適應(yīng)新市場(chǎng)(如汽車(chē)市場(chǎng))的靈活性以外，以太網(wǎng)已經(jīng)證明能夠隨著技術(shù)發(fā)展而不斷擴(kuò)大和發(fā)展，滿(mǎn)足現(xiàn)有市場(chǎng)的新需求，提供多方優(yōu)勢(shì)。以太網(wǎng)和汽車(chē)工業(yè)的合作結(jié)盟，二者注定要共同發(fā)展，獲得長(zhǎng)期成功。

以太網(wǎng)何時(shí)才會(huì)在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中普及?盡管業(yè)內(nèi)積極采納新技術(shù)，但引入任何技術(shù)都仍須受為期兩年或更長(zhǎng)時(shí)間的典型汽車(chē)設(shè)計(jì)周期的限制。如果沒(méi)有事先調(diào)查、了解并完全相信真正的好處，主要 OEM 們不可能冒險(xiǎn)采用新技術(shù)。2017 年及以后有望實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的引入。然而，我們非常確信的一個(gè)要素是，IEEE 802.3 基于標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)必將為所有汽車(chē)應(yīng)用——無(wú)論是診斷系統(tǒng)還是先進(jìn)的駕駛輔助或信息娛樂(lè)系統(tǒng)提供更低價(jià)、更快速、更穩(wěn)健的解決方案。