由于車載電子設(shè)備的數(shù)量和復(fù)雜性顯著增加，對低成本、高傳輸速率和高帶寬網(wǎng)絡(luò)解決方案的需求呈上升趨勢。現(xiàn)有的汽車通訊技術(shù)，如面向媒體的系統(tǒng)傳輸（MOST）和低電壓差分信號（LVDS）技術(shù)已不能滿足這些需求，因為這些技術(shù)沒有可擴展性，不能為新增加的服務(wù)和應(yīng)用提供支持。而另一方面，基于以太網(wǎng)的通信技術(shù)則是一個符合成本效益和可擴展的解決方案，能夠支持多個系統(tǒng)和設(shè)備，提供高數(shù)據(jù)傳輸速率，并且每個端口都擁有自己專屬的帶寬。

　　單對絞線車載以太網(wǎng)使用非屏蔽雙絞線（UTP）電纜，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到100Mbps。這是一種相對較新的以太網(wǎng)技術(shù)，可以滿足車載網(wǎng)絡(luò)在高可靠性、低電磁輻射和低功耗方面的需求。使用單對非屏蔽電纜以及更小和更緊湊的連接器，可以減少高達80％的連接成本和高達30％的布線重量。

　　與100BASE-TX半雙工技術(shù)不同，單對絞線車載以太網(wǎng)可以在單對絞線上實現(xiàn)同時發(fā)送和接收（即全雙工）操作。為簡單起見，單對絞線車載以太網(wǎng)以下稱為車載以太網(wǎng)。與100BASE-TX所使用的擾頻器相比，車載以太網(wǎng)數(shù)字信號處理器（DSP）采用了高度優(yōu)化的擾頻器，可以更好地分離信號，為汽車應(yīng)用提供了強大和高效率的信令方案，比100BASE-TX系統(tǒng)的頻譜效率更高。這使得車載以太網(wǎng)的信號帶寬被限制在33.3MHz，只有100BASE-TX系統(tǒng)的一半。較低的信號帶寬可以改善回波損耗，減少串?dāng)_，并確保車載以太網(wǎng)符合汽車電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)。

　　圖1 什么是BroadR-Reach?以太網(wǎng)？

　　圖1告訴我們什么是BroadR-Reach?以太網(wǎng)，關(guān)于BroadR-Reach?以太網(wǎng)，需要注意以下幾點：

　　（1）BroadR-Reach的物理層（ PHY）已經(jīng)被單對絞線以太網(wǎng)開放聯(lián)盟（One-Pair Ethernet Alliance（ OPEN））標(biāo)準(zhǔn)化，在一對非屏蔽雙絞線（UTP）上能夠進行雙向傳輸。

　　（2）BroadR-Reach車載網(wǎng)絡(luò)的物理層

　　利用了成熟的IEEE標(biāo)準(zhǔn)BASE-T PHYs技術(shù)；支持車載網(wǎng)絡(luò)單對絞線布線；具有較短的信道到達目標(biāo)（在UTP上為15米）；進行了優(yōu)化處理以滿足車載EMC要求。

　　（3）保持標(biāo)準(zhǔn)的IEEE MAC 接口：可以為更高層的以太網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)提供直接支持。

　　單對絞線車載以太網(wǎng)支持汽車電纜診斷（ACD）功能，這項功能對于車載以太網(wǎng)連接實現(xiàn)高度可靠至關(guān)重要。 ACD可以通過分析反射信號的幅度和延遲來檢測電纜的故障位置。由于車載設(shè)備是由電池供電，不需要進行高電壓隔離，因而在輸出端采用了交流耦合電容，而不是像標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)應(yīng)用那樣采用變壓器。

　　隨著對車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需求的不斷增加，促使行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者加速以太網(wǎng)平臺的標(biāo)準(zhǔn)化工作，盡早推出具有開放性和可以廣泛部署的技術(shù)，以便在成本、性能、可用性以及技術(shù)集成等方面獲得收益。

　　2011年11月初，博通、飛思卡爾、哈曼集團以及恩智浦半導(dǎo)體公司宣布成立一個特別興趣小組（SIG），以推動單對非屏蔽絞線以太網(wǎng)車載連接技術(shù)的大規(guī)模采用。該興趣小組與寶馬和現(xiàn)代汽車公司合作，共同制定了單對絞線開放聯(lián)盟SIG標(biāo)準(zhǔn)，以滿足汽車行業(yè)對安全性、舒適性和信息娛樂等方面的更高要求，同時大幅降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和布線成本。博通公司BroadR-Reach?技術(shù)的普及，為新制定的SIG開放標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。

　　圖2 以太網(wǎng)物理層（PHY）的演進：隨著數(shù)據(jù)速率的增加，以太網(wǎng)物理層必須采用更加先進的技術(shù)，以便可以在無屏蔽雙絞線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速正常傳輸

　　對于新推出的車載創(chuàng)新應(yīng)用來說，標(biāo)準(zhǔn)化起著至關(guān)重要的促進作用。因為它讓汽車制造商既可以滿足客戶的期望，同時又能保證企業(yè)利潤不會受到損害。像以太網(wǎng)這樣廣泛部署的解決方案，天生具有成本和產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)方面的優(yōu)勢，是要求嚴(yán)格的工業(yè)應(yīng)用更加良好的基礎(chǔ)設(shè)施。基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，不僅可以縮短產(chǎn)品上市時間，同時還可以確保產(chǎn)品的可用性、生命周期、可升級性以及互操作性。對于建立面向未來的網(wǎng)絡(luò)化汽車來說，這將起到關(guān)鍵性的作用，因為使用經(jīng)過驗證并符合嚴(yán)格環(huán)保要求的成熟平臺，將可以幫助汽車原始設(shè)備制造商將設(shè)計風(fēng)險降至最低。

　　如同任何新技術(shù)一樣，在獲得行業(yè)認可并被采納之前，必須首先證明BroadR-Reach?是一個行之有效的解決方案。而這正是新罕布什爾大學(xué)互操作性實驗室（UNH-IOL）要做的事情。 UNH-IOL是一個中立的第三方實驗室，為互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)提供范圍廣泛的標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性測試服務(wù)。UNH-IOL是開放聯(lián)盟特別興趣小組授權(quán)進行BroadR-Reach合規(guī)性和互操作性測試的首家測試實驗室。 加入UNH-IOL在2012年8月推出的車載以太網(wǎng)聯(lián)盟（Automotive Ethernet Consortium）即可獲得這種測試服務(wù)。而身為車載以太網(wǎng)聯(lián)盟成員的半導(dǎo)體公司也可以通過測試來驗證他們的芯片是否滿足BroadR-Reach的技術(shù)要求。通過在同一個聯(lián)盟內(nèi)進行測試，聯(lián)盟成員可以降低研發(fā)成本，將采用新技術(shù)的風(fēng)險降至最低。此外，在BroadR-Reach獲得大規(guī)模市場采用之前預(yù)先進行產(chǎn)品準(zhǔn)備工作，將可以讓他們獲得先發(fā)優(yōu)勢。

　　去年夏天，幾家半導(dǎo)體公司在UNH-IOL完成了第一輪合規(guī)性測試，以證明其產(chǎn)品符合單對絞線車載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。除了合規(guī)性測試之外，該實驗室正在與開放聯(lián)盟合作，積極開發(fā)更多的單對絞線車載以太網(wǎng)互操作性規(guī)范。此外，該實驗室將與相關(guān)部門合作，以定義未來的測試程序，并在IEEE RTPGE研究小組的組織框架內(nèi)，制定更高數(shù)據(jù)傳輸速率的規(guī)范要求。

　　圖3展示了BroadR-Reach以太網(wǎng)的性能，BroadR-Reach以太網(wǎng)能夠支持車載應(yīng)有幾個關(guān)鍵性要求：專屬的端口帶寬、每個端口的速度靈活可調(diào)、每條鏈路都具有先進的電纜診斷功能、具有故障切換的冗余機制以及娛樂音頻/視頻處理采用IEEE 標(biāo)準(zhǔn)（ AVB）。

　　圖3 BroadR-Reach?以太網(wǎng)的性能

　　如今，司機和乘客對數(shù)字技術(shù)的品位越來越高，他們的需求也變得越來越復(fù)雜，可以預(yù)見的是，對車載帶寬的需求將會不斷增長。對于原始設(shè)備制造商來說，這意味著他們必須集成具有成本效益的高性能網(wǎng)絡(luò)，在提供高帶寬連接的同時，滿足汽車電子產(chǎn)品嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　讓更多的車輛采用單對絞線車載以太網(wǎng)，將可以促成新的功能和應(yīng)用，提高駕駛員的安全性和舒適度，并為他們提供更多的信息娛樂。反過來，兼容和開放式的系統(tǒng)架構(gòu)也可以幫助汽車原始生產(chǎn)商顯著降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和布線成本。這種裝配了新系統(tǒng)的新一代車輛，將為司機和乘客提供令人興奮的新功能和新效益。

　　作者：博通車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品副總監(jiān) Timothy Lau

本文轉(zhuǎn)摘自電子發(fā)燒友網(wǎng)《汽車電子特刊》5月刊