車用以太網(wǎng)將取代現(xiàn)有不互通的汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

向來保守、小氣又愛用獨(dú)家技術(shù)的汽車產(chǎn)業(yè)有可能改變嗎？發(fā)表車用以太網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品BroadR-Reach的博通(Broadcom)一定認(rèn)為答案是肯定的，這家網(wǎng)絡(luò)芯片供貨商雖然在汽車應(yīng)用市場仍算是新手，卻認(rèn)為汽車制造商正在改變想法，開始接受利用諸如以太網(wǎng)絡(luò)等已經(jīng)在汽車以外市場經(jīng)證實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

據(jù)了解， 德國車廠BMW 將于今年稍晚上市的X5系列SUV休旅車，就將采用博通的技術(shù)──該公司與博通的 BroadR-Reach 以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)授權(quán)客戶飛思卡爾半導(dǎo)體(Freescale)合作，成為第一家將車用以太網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于360度攝影機(jī)停車輔助系統(tǒng)的車廠。此外韓國車廠Hyundai Motor也將采用 BroadR-Reach 技術(shù)提供新一代連網(wǎng)車用資通訊娛樂系統(tǒng)。

博通網(wǎng)絡(luò)與基礎(chǔ)建設(shè)產(chǎn)品部門資深產(chǎn)品行銷總監(jiān)Ali Abaye在最近接受EETimes美國版編輯采訪時(shí)表示，隨著越來越多電子組件進(jìn)駐汽車：“各家車廠已經(jīng)達(dá)成了采用車用以太網(wǎng)絡(luò)的集體共識(shí)，他們不要其它的專屬技術(shù)；”他指出，其原因有三：

第一， 今日的汽車制造商：“比起汽車馬力，放更多的注意力到他們的客戶將哪些電子產(chǎn)品帶進(jìn)車子里。”他們需要確保車子能容納包括導(dǎo)航系統(tǒng)、顯示器與其它消費(fèi)性電子設(shè)備，而Abaye強(qiáng)調(diào)：“并不只是高階車款。”

第二， 現(xiàn)在的車子里面有許多“網(wǎng)絡(luò)孤島”，那些汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如 LVDS、MOST、CAN等各自與不同的電子設(shè)備連接，彼此之間是不互通的；Abaye指出：“這也成為汽車制造商的考量因素之一。”

第三，車廠需要能擴(kuò)充的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)解決方案；舉例來說，車道變換攝影機(jī)系統(tǒng)支持的畫質(zhì)、資料速率越來越高，隨著智能手機(jī)、平板設(shè)備的使用，消費(fèi)者對(duì)于影音品質(zhì)的期望也跟著升高；而當(dāng)汽車透過Wi-Fi、3G、4G LTE等技術(shù)與外部世界連結(jié)，車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的頻寬需求也加倍成長。Abaye指出，為了尋求可擴(kuò)充、無所不在、可靠且實(shí)用的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，越來越多車廠轉(zhuǎn)向支 持OPEN Alliance SIG──即一個(gè)推廣以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為標(biāo)準(zhǔn)車用網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)組織。

車用以太網(wǎng)絡(luò)采用無外罩雙絞線電纜(圖中左)，與正規(guī)以太網(wǎng)絡(luò)相較纜線重量更輕；且標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)亦能帶來成本的降低

博通相信，以太網(wǎng)絡(luò)會(huì)成為車內(nèi)的電子設(shè)備骨干網(wǎng)絡(luò)(backbone)；以Abaye的觀點(diǎn)，車用以太網(wǎng)絡(luò)在車用資通訊娛樂系統(tǒng)、支持?jǐn)z影機(jī)輔助停車的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的應(yīng)用幾乎已是既定事實(shí)，車用以太網(wǎng)絡(luò)將會(huì)挑戰(zhàn)LVDS、MOST等技術(shù)的地位，而且他表示：“我們將在8~10年內(nèi)看到車用以太網(wǎng)絡(luò)開始取代CAN。”那些在今日汽車內(nèi)不互通的網(wǎng)絡(luò)孤島將會(huì)消失。

分析師對(duì)車用以太網(wǎng)絡(luò)前景看法分歧

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)絡(luò)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)疑的問題；甚至汽車產(chǎn)業(yè)分析師們的意見也大不相同，對(duì)2020年車用以太網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的預(yù)測，從1.2億到3億都有。

如Frost & Sullivan分析師Praveen Chandrasekar表示：“到2020年，在一部高階車款中將會(huì)有100至120個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)連接端口，以支持越來越多駕駛?cè)耸褂肁DAS攝影機(jī)、自動(dòng) 駕駛所需的高階傳感器，以及不斷增加的車用資通訊內(nèi)容?！彼赋觯诹硪环矫?，平價(jià)車款內(nèi)則會(huì)搭載50~60個(gè)車用以太網(wǎng)絡(luò)連接端口，估計(jì)全球車用以太網(wǎng)絡(luò) 連接端口數(shù)量可達(dá)3億，主要市場為北美與歐洲。
Strategic Analysis 分析師Ian Riches則表示：“我們目前的預(yù)測是，到2020年，總計(jì)約將有1.2億個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)連接端口進(jìn)駐該年度所生產(chǎn)的輕型車輛?！倍赋?，如果屆時(shí)一臺(tái)高階車款內(nèi)搭載的以太網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)超過100個(gè)，那就很令人驚訝；他估計(jì)汽車骨干網(wǎng)絡(luò)會(huì)涵蓋五大部位(動(dòng)力系統(tǒng)、安全、底盤、車身與資通訊娛樂系統(tǒng))，其中資通訊娛樂系統(tǒng)使用10~20個(gè)節(jié)點(diǎn)、安全系統(tǒng)使用10~15個(gè)，診斷運(yùn)用1個(gè)，其它高階功能使用10~20個(gè)，總計(jì)35~60個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)?！?/P>

車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用概況
Source：Frost & Sullivan

不同預(yù)測數(shù)據(jù)之間的龐大差距，或許也顯示了對(duì)車內(nèi)電子控制單元(ECU)會(huì)多快支持以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不同預(yù)期。Frost & Sullivan的Chandrasekar認(rèn)為，車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是有一個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)支持其它網(wǎng)絡(luò)，但他清楚指出，該骨干網(wǎng)絡(luò)會(huì)采用以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；CAN、 MOST、LIN等車用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還會(huì)存在，支持小區(qū)域的功能，但以太網(wǎng)絡(luò)還是扮演主角。

但Strategic Analysis的Riches就不完全同意以上看法，他認(rèn)為，汽車內(nèi)并非每項(xiàng)功能都需要以太網(wǎng)絡(luò)100Mbp以上的速率；舉例來說，座椅控制馬達(dá)并不會(huì) 因?yàn)椴捎靡蕴W(wǎng)絡(luò)而添加額外功能性，還不如目前使用的低速度CAN或LIN：“雖然以太網(wǎng)絡(luò)比LIN便宜，但LIN還是會(huì)保留給許多低階功能。”而他也指出，車內(nèi)骨干網(wǎng)絡(luò)/局域網(wǎng)絡(luò)控制器架構(gòu)應(yīng)該是往減少ECU數(shù)量的方向發(fā)展──這意味著以太網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量不會(huì)像Frost & Sullivan預(yù)測的那么多。

IHS的資深分析師Luca De Ambroggi對(duì)于車用以太網(wǎng)絡(luò)滲透率的預(yù)測又更為謹(jǐn)慎，他認(rèn)為，車用以太網(wǎng)絡(luò)仍在尋找突破點(diǎn)：“我相信該突破點(diǎn)會(huì)是資通訊娛樂設(shè)備，接著是基本的ADAS應(yīng)用，例如攝影機(jī)相關(guān)功能?！?BR>
De Ambroggi指出，車用以太網(wǎng)絡(luò)要取得成功，其目標(biāo)必然是涵蓋整個(gè)汽車有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從車用資通訊娛樂設(shè)備，到最關(guān)鍵的安全系統(tǒng)、車身等；但無論如何：“以太網(wǎng)絡(luò)對(duì)汽車應(yīng)用領(lǐng)域來說，還需要達(dá)到成熟以及證實(shí)無堅(jiān)不摧的那一小步?！?BR>
而 就像博通所說，以太網(wǎng)絡(luò)在汽車內(nèi)的應(yīng)用至少有一個(gè)絕對(duì)明確的好處──在節(jié)省成本與減輕重量方面。該公司表示，車用以太網(wǎng)絡(luò)采用無屏蔽雙絞線(un- shielded twisted pair，UTP)電纜，可提供100Mbps傳輸速率，連接器[!--empirenews.page--]的尺寸也較小巧，能將連網(wǎng)成本降低80%，整體電纜重量則可降低30%。

雖然有以上好處，但Strategic Analysis的Riches仍強(qiáng)調(diào)，采用一種新技術(shù)仍有風(fēng)險(xiǎn)；首先，總是會(huì)有因改變所帶來的成本，在這方面，掂量額外費(fèi)用應(yīng)該比任何其它潛在成本節(jié)省容易得多。他指出，雖然以太網(wǎng)絡(luò)骨干可望為車輛帶來更多功能：“那些功能是否為2020年上市的大眾車款所需求(或負(fù)擔(dān)得起)，恐怕還是個(gè)未知數(shù)。”

Riches總結(jié)指出，理論上應(yīng)該會(huì)有一個(gè)功能與網(wǎng)絡(luò)頻寬需求的臨界點(diǎn)，讓汽車廠商認(rèn)為“從頭開始”改用以太網(wǎng)絡(luò)骨干架構(gòu)會(huì)是可以節(jié)省成本的：“但我并不認(rèn)為我們會(huì)在2020年以前看到那個(gè)臨界點(diǎn)出現(xiàn)?！?BR>
仍有技術(shù)門檻？

博通堅(jiān)稱，其BroadR-Reach車用以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)符合嚴(yán)苛的汽車產(chǎn)業(yè)要求；該公司的Abaye指出，其實(shí)體層(PHY)規(guī)格特別能符合汽車產(chǎn)業(yè)的 EMI/EMC要求。此外博通表示，車用以太網(wǎng)絡(luò)的信令架構(gòu)(signaling scheme)與100BASE-TX以太網(wǎng)絡(luò)所采用的信令架構(gòu)相較，具有更高的頻譜效率，這將車用以太網(wǎng)絡(luò)的訊號(hào)頻寬限制在33.3MHz，是 100BASE-TX的一半；較低的信號(hào)頻寬可改善回波耗損(return loss)、降低串?dāng)_(crosstalk)并確保車用以太網(wǎng)絡(luò)能通過嚴(yán)苛的汽車電磁輻射需求。

對(duì)此Strategic Analysis的Riches則認(rèn)為，該技術(shù)還是有一些問題：“我仍聽說以太網(wǎng)絡(luò)使用UTP電纜時(shí)，在EMC性能上會(huì)有疑慮?！辈贿^他也立即表示：“這些疑慮有多少是真實(shí)的、有多少只是對(duì)于未知的恐懼，我很難判斷?！?BR>
其 他意見包括質(zhì)疑目前BroadR-Reach的100 Mbps速率稍嫌太慢，Riches表示：“這意味著攝影機(jī)的影像需要經(jīng)過壓縮，這對(duì)安全系統(tǒng)來說可能會(huì)是個(gè)大問題?！彼赋?，有些廠商正在期待Gbps 等級(jí)的以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：“這方面還有待IEEE的標(biāo)準(zhǔn)化程序，都需要時(shí)間。”

編譯：Judith Cheng