確保新一代車載網(wǎng)絡(luò)的性能和一致性

當前的主要實例是汽車以太網(wǎng)，它覆蓋了電氣和電子工程師(IEEE)開發(fā)的四項標準。目前，汽車以太網(wǎng)將與涵蓋各種系統(tǒng)和子系統(tǒng)的多種總線共存。因此，我們需要不同的測試方法，來完成汽車和IVN的設(shè)計、驗證、調(diào)試、排障、維護和保養(yǎng)。

發(fā)展趨勢：更多需求來自數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、標準化和生命周期。

今天的汽車有超過八十個電子控制單元(ECUs)，CAN、LIN、FlexRay、MOST和SENT一直承載著這些ECU和各種機載系統(tǒng)之間的信息，比如發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、傳輸、剎車、車身、懸架、信息娛樂系統(tǒng)等(圖1)。此外，蜂窩和非蜂窩無線技術(shù)正把外部數(shù)據(jù)流傳送到信息娛樂系統(tǒng)、導航系統(tǒng)和交通信息系統(tǒng)。

圖1：在汽車系統(tǒng)中，不同的總線和數(shù)據(jù)速率提供了必要的通信功能。

處理更多的數(shù)據(jù)

在未來幾年中，我們預(yù)計每輛汽車中都會看到超過100個ECU，聯(lián)網(wǎng)的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)每天會承載幾TB數(shù)據(jù)。我們預(yù)計汽車將繼續(xù)采用CAN、CAN-FD、LIN、FlexRay、SENT和MOST;但是，當前頂端數(shù)據(jù)是FlexRay的10 Mbps及MOST的150 Mbps。當然，想“走得更快”總是說易行難，業(yè)界普遍采用CAN總線要求進行大規(guī)模重新設(shè)計，才能提供必要的速度、安全性和向下兼容能力。

隨著傳感器的數(shù)量越來越多，靈敏度越來越高，它們會產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)?？梢韵胂?，10~20個攝像頭，提供360度全景視圖，所有攝像頭都發(fā)送1080p (現(xiàn)在)或4K (將來)高清數(shù)據(jù)流，像素深度從16位提高到20位甚至24位。這些數(shù)字正在迅速疊加在一起：一個支持24位像素深度的4K攝像頭以每秒10-30幀的速率，生成每幀199 Mb的數(shù)據(jù)。盡管1 Gbps速率現(xiàn)在可能足夠了，但很快就需要10 Gbps (圖2)。

圖2：數(shù)量越來越多的傳感器和ECU之間需要更快的數(shù)據(jù)速率和更寬的帶寬。

目前，IVNs采用預(yù)處理硬件，在傳感器上執(zhí)行數(shù)據(jù)精簡(即壓縮)。遺憾的是，這會引入時延，影響響應(yīng)時間，同時還會降低圖像質(zhì)量，從而限制可用的檢測距離。一個新興解決方案是以2 - 8 Gbps速率把原始數(shù)據(jù)傳送到集中式片上系統(tǒng)(SoCs)或通用處理單元(GPUs)，SoC或GPU可以對輸入的實時數(shù)據(jù)進行壓縮。IVNs正從扁平結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向域控制器結(jié)構(gòu)，在域控制器結(jié)構(gòu)中，傳感器會把原始數(shù)據(jù)傳送到中央處理單元。

所需的通信流量正在不斷擴大，并隨著汽車到基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)、汽車到汽車(V2V)和汽車到萬物(V2X)技術(shù)不斷演進。所有這些都將在汽車操作和人機交互中發(fā)揮重要作用。