探究以太网技术在汽车通信中的应用

谈炎明

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州 511400）

汽车以太网技术的信息传输量大，传输效率高，而且信息传递可靠，已经成为汽车车载通信的主流技术。OPEN Alliance SIG联盟、AVNU联盟等纷纷制定了汽车以太网通信协议，对以太网技术在汽车车载通信中的应用和推广起到重要推动作用。在汽车以外网技术的支持下，车载通信效率和质量将得到进一步提升，从而为行车安全提供保障。

1 汽车通信技术的发展

1.1 早期汽车车载通信技术

汽车车载通信技术是汽车内部电子系统采取的信息通信和交互方式。在上世纪九十年代及以前，车载通信主要采用点对点的通信方式。但随着汽车电子零件数量的快速增加，汽车功能越来越复杂，对车载通信的要求也越来越高。简单的点对点通信无法适应汽车车载通信技术的发展需要。在上世纪九十年代前后，汽车串行总线通信技术得到研究与应用，于1987年时推出了第一个CAN总线控制芯片，并于1991年时推出CAN2.0规范，率先在Benz S系列汽车上得到搭载。自此以后，CAN总线通信技术在很长一段时间内成为汽车车载通信的主流技术，吊、宝马、沃尔沃、大众等汽车品牌均安装了总线通信系统[1]。

1.2 汽车以太网技术

随着汽车通信技术的发展以及人们对汽车性能要求的不断提高，为了满足复杂的车载电子系统通信需求，以太网技术在汽车通信领域逐渐得到应用。在汽车智能联网发展趋势下，通信带宽需求快速增长，雷达、高清摄像头、智能传感器等，都会产生较大的信息传输量，而且对信息传输的实效性要求较高，需要有足够快的信息传输速度。在此情况下，上述使用的CAN、FlexRay、MOST总线系统等，都难以满足要求。采用汽车以太网技术则可以同时满足车载通信的大信息量、高速率、高实时性传输要求，是目前汽车通信技术的重要发展方向[2]。

2 以太网技术在汽车通信中的具体应用

2.1 OPEN Alliance SIG联盟与Broad-Reach技术标准

为促进以太网技术在汽车通信领域的应用，实现以太网技术的标准化建设目标，许多芯片厂商和汽车生产厂商组成联盟，从事汽车以太网技术标准研究工作。其中具有代表性的是OPEN Alliance SIG联盟和AVNU联盟。OPEN Alliance SIG联盟是由Broadcom公司组织成立的以太网联盟，其目的是促使以太网连接成为一种汽车网络标准应用方式。该联盟主要以BroadR-Reach作为技术开发标准，联盟核心成员为宝马、飞思卡尔、博通、哈曼等汽车厂商以及其他芯片、零部件制造厂商。BroadR-Reach技术主要采用1对非屏蔽双绞线，实现百兆以太网全双工功能，其有效通信距离超过15m。该技术与传统百兆以太网技术不同，由于借鉴了千兆以太网技术，并采用与传统以太网相同的接口，使其功能性能得到显著提升，能够为通信效率及可靠性提供保障。BroadR-Reach技术采用特定物理编码子层和物理媒体层，使用4B3B和3B2T编码方式，MMI到PAM-3的编码过程如图1所示。

图1 MMI到PAM-3编码过程

2.2 AVNU联盟与AVB/TSN以太网标准

AVNU联盟关于以太网技术的研究则侧重与以太网技术在汽车专业音频和视频市场的引入，其主要成员包括英特尔、哈曼、博通、思科等。通过采用面向LAN桥接的IEEE标准，实现了以太网媒体功能的扩展。AVNU联盟在引入以太网技术的过程中，根据汽车的实际应用特点对其进行了改进，并制定了以太网标准协议。由AVNU联盟制定和推广的以太网标准协议为AVB/TSN标准。该标准由两部分组成，即AVB标准和TSN标准，其中，AVB标准以完成编制，而TSN标准则仍在修订过程中。AVB标准主要包含IEEE1722标准、802.1AS标准等，通过建立音频、视频传输机制，实现AVB系统时钟同步功能，使以太网技术能够应用与车载影音娱乐系统。TSN标准的构建目标则是提供一种更加可靠的数据传输机制，其主要应用目标是主动驾驶和辅助驾驶安全系统。

3 结束语

综上所述，以太网技术在汽车通信中的应用范围越来越广泛，已经成为整车通信的主要方式，而且能够显著提升汽车通信的稳定性、可靠性和通信效率。通过对汽车通信技术的发展以及以太网技术的研究应用情况进行研究，可以为汽车通信系统设计提供参考，也能够在一定程度上促进以太网技术在汽车通信领域的应用推广。