? ? 預(yù)測2020年將有2.5億輛聯(lián)網(wǎng)汽車和1000萬輛自動駕駛汽車,2025年則將達(dá)到4.7億輛連接/自動駕駛汽車。
? ? 隨著聯(lián)網(wǎng)汽車數(shù)量的增加,它們產(chǎn)生,傳輸和接收數(shù)據(jù)也在增加。麥肯錫表示,通過互聯(lián)車輛(包括和云互聯(lián)數(shù)據(jù))的傳輸數(shù)據(jù)量大約為25 GB/小時,而一旦車輛實現(xiàn)真正自主,這個數(shù)字將上升到接近500 GB的數(shù)據(jù)/小時。src='http://images.nr.xiniuyuninside.com/attached/SeoArticle/46719/20190625/6369708509449503717711304.png'/>
車輛網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議面臨的挑戰(zhàn)。今天的車載網(wǎng)絡(luò)實際上使用了幾種不同數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組合,其中一些協(xié)議已經(jīng)存在了幾十年。包括了負(fù)責(zé)處理動力總成和執(zhí)行器的CAN總線;處理非時間敏感的應(yīng)用,如氣候控制,環(huán)境照明,座位調(diào)整等等的LIN總線;用于信息娛樂的面向媒體的系統(tǒng)傳輸MOST總線;用于防抱死制動,電子動力轉(zhuǎn)向和車輛穩(wěn)定性功能的FlexRay總線。不同協(xié)議下的車輛網(wǎng)絡(luò)必須需要網(wǎng)關(guān)在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施,這種做法并不是最佳解決方案,一個是每個網(wǎng)絡(luò)的布線會增加車的重量,其中線束是車輛中的第三重部件(僅次于發(fā)動機(jī)和底盤)。
如今的汽車網(wǎng)絡(luò)還包含許多電子控制單元(ECU),典型車輛中的ECU數(shù)量也在增加,豪華車型攜帶150個ECU并不罕見,而普通車輛可能擁有多達(dá)90個ECU。汽車設(shè)計人員得出的結(jié)論是,支持高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用無法通過當(dāng)今使用的汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來處理。無論是在拓?fù)浞矫孢€是在底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面,車載網(wǎng)絡(luò)的整個方法都必須從根本上改變。
今天,車輛中使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正朝著所謂的基于域架構(gòu)的方向發(fā)展(每個汽車制造商都有自己的架構(gòu),但主要概念通常類似)。在舊車輛網(wǎng)絡(luò)具有專用ECU和專用總線系統(tǒng)的情況下,域架構(gòu)的特點是每個關(guān)鍵功能都連接到不同的域:一個ECU和網(wǎng)絡(luò)處理主體控制,一個用于信息娛樂的ECU /網(wǎng)絡(luò),一個用于遠(yuǎn)程信息處理,一個用于動力系統(tǒng), 等等。至少目前,這些域通常仍采用不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(CAN,LIN等)的混合。如今,車輛中使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正朝著所謂的基于域的架構(gòu)的變體發(fā)展。域架構(gòu)的特征在于每個關(guān)鍵功能的不同域:一個ECU和網(wǎng)絡(luò)處理主體控制,一個用于信息娛樂的ECU /網(wǎng)絡(luò),一個用于遠(yuǎn)程信息處理,一個用于動力系統(tǒng),等等。隨著網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜,這種基于域的方法變得越來越低效。
因此,將從基于域的體系結(jié)構(gòu)(domain)遷移到稱為區(qū)域體系結(jié)構(gòu)的類型(Zonal)。隨著網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜,這種基于域的方法變得越來越低效。因此,將從基于域的體系結(jié)構(gòu)遷移到稱為區(qū)域體系結(jié)構(gòu)的類型。區(qū)域架構(gòu)根據(jù)ECU在車輛中的位置(區(qū)域)將來自不同傳統(tǒng)域的數(shù)據(jù)連接到同一ECU,這種方案大大減少了線束的數(shù)量,可以使用分立以太網(wǎng)布線方式處理多功能的融合。與其他車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不同,以太網(wǎng)具有明確的開發(fā)路線圖,規(guī)劃了更高的速度。相比之下,CAN和LIN等傳統(tǒng)汽車協(xié)議存在能力的天花板,而且沒有明確的升級路徑來解決這些問題。預(yù)計車輛內(nèi)的大多數(shù)數(shù)據(jù)傳輸都將通過以太網(wǎng)進(jìn)行,因此,該計劃適用于整個車輛中的單個同質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。且是可擴(kuò)展的,它支持更高的速度(例如10G),具有超低延遲等特點。設(shè)計人員將根據(jù)帶寬需求為特定功能選擇合適的以太網(wǎng)物理層(PHY)。因此,數(shù)據(jù)豐富的圖像傳感器(如雷達(dá)和激光雷達(dá))可能采用1 Gbps接口,另外一些低數(shù)據(jù)速率傳感器可能只需要10 Mbps的連接接口。區(qū)域架構(gòu)將采用以太網(wǎng)交換機(jī)來管理所有不同域活動的數(shù)據(jù),不同的數(shù)據(jù)域?qū)⑦B接到本地交換機(jī),然后以太網(wǎng)骨干網(wǎng)將聚合數(shù)據(jù)。通過這種方式,網(wǎng)絡(luò)可以使用相同的核心協(xié)議來支持不同速率的應(yīng)用。汽車以太網(wǎng)的實例:具有25 Gbps + Molex HSAutoGig互連解決方案的Molex 10 Gb以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。它支持汽車傳感器,攝像頭,網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)所需的信號完整性余量,這些是未來自動駕駛汽車的重要組成部分。”
以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)將一統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)。目前,汽車業(yè)及相關(guān)供應(yīng)商正在致力于將汽車以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化,被稱為IEEE 802.3CH標(biāo)準(zhǔn),適用于超過15米的高速汽車以太網(wǎng)應(yīng)用(2.5G,5G和10G的汽車以太網(wǎng)),可選PoDL(數(shù)據(jù)線供電)。該標(biāo)準(zhǔn)的第一個版本將于今年年底發(fā)布。它是Multi-Gig汽車以太網(wǎng)任務(wù)組(NGAUTO)的產(chǎn)品,旨在定義2.5 Gbps,5 Gbps和10 Gbps速度下的質(zhì)量和操作流程。車輛網(wǎng)絡(luò)化的趨勢導(dǎo)致了旨在標(biāo)準(zhǔn)化汽車以太網(wǎng)的努力。目前正在進(jìn)行中的是汽車以太網(wǎng)規(guī)范是IEEE 802.3CH,用于15米以上的高速汽車以太網(wǎng)應(yīng)用(2.5G,5G和10G的多千兆汽車以太網(wǎng)),可選PoDL(數(shù)據(jù)線供電),該標(biāo)準(zhǔn)的第一個版本將于今年年底發(fā)布。 Molex公司預(yù)測2020年將有2.5億輛聯(lián)網(wǎng)汽車和1000萬輛自動駕駛汽車,2025年則將達(dá)到4.7億輛連接/自動駕駛汽車。
車輛使用數(shù)據(jù)量將大增 分析師根據(jù)麥肯錫估計的數(shù)據(jù)分析,聯(lián)網(wǎng)汽車每小時可創(chuàng)建25千兆字節(jié)的數(shù)據(jù),這相當(dāng)于近30個小時的高清視頻播放或者超過一個月連續(xù)播放音樂流媒體。
?隨著聯(lián)網(wǎng)汽車數(shù)量的增加,它們產(chǎn)生,傳輸和接收數(shù)據(jù)也在增加。麥肯錫表示,通過互聯(lián)車輛(包括和云互聯(lián)數(shù)據(jù))的傳輸數(shù)據(jù)量大約為25 GB/小時,而一旦車輛實現(xiàn)真正自主,這個數(shù)字將上升到接近500 GB的數(shù)據(jù)/小時。
車輛網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議面臨的挑戰(zhàn)
今天的車載網(wǎng)絡(luò)實際上使用了幾種不同數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組合,其中一些協(xié)議已經(jīng)存在了幾十年。包括了負(fù)責(zé)處理動力總成和執(zhí)行器的CAN總線;處理非時間敏感的應(yīng)用,如氣候控制,環(huán)境照明,座位調(diào)整等等的LIN總線;用于信息娛樂的面向媒體的系統(tǒng)傳輸MOST總線;用于防抱死制動,電子動力轉(zhuǎn)向和車輛穩(wěn)定性功能的FlexRay總線。
不同協(xié)議下的車輛網(wǎng)絡(luò)必須需要網(wǎng)關(guān)在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施,這種做法并不是最佳解決方案,一個是每個網(wǎng)絡(luò)的布線會增加車的重量,其中線束是車輛中的第三重部件(僅次于發(fā)動機(jī)和底盤)。?
如今的汽車網(wǎng)絡(luò)還包含許多電子控制單元(ECU),典型車輛中的ECU數(shù)量也在增加,豪華車型攜帶150個ECU并不罕見,而普通車輛可能擁有多達(dá)90個ECU。
汽車設(shè)計人員得出的結(jié)論是,支持高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用無法通過當(dāng)今使用的汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來處理。無論是在拓?fù)浞矫孢€是在底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面,車載網(wǎng)絡(luò)的整個方法都必須從根本上改變。?
? ? ? ?5G是車聯(lián)網(wǎng)的第二大進(jìn)展。影響聯(lián)網(wǎng)車輛的另一個趨勢是轉(zhuǎn)向5G,主要的電信運營商已開始在大城市地區(qū)啟動第五代(5G)無線網(wǎng)絡(luò)。通過實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)速率和安全的車輛到車輛(V2V)以及車輛到基礎(chǔ)設(shè)施(V2X)連接,5G的出現(xiàn)可以將智能和自動駕駛技術(shù)提升到新的水平。預(yù)計將在幾年內(nèi)得到廣泛采用,5G需要在強大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和車載處理技術(shù)的開發(fā)方面不斷取得新進(jìn)展,以確??煽康男盘杺鬏敽统脱舆t帶寬。
? ?為了解釋5G對于汽車連接意味著什么,舉一個實際案例就是AutoAir正在英國的Millbrook試驗場進(jìn)行測試,那里的研究人員通過搭建基站,天線和其他硬件,實現(xiàn)了與速度高達(dá)160英里/小時的車輛保持1 Gbps速率的連接方案。
? ? 這些高速汽車解決方案需要的專業(yè)知識和工程水平超過許多其他應(yīng)用。大部分設(shè)計復(fù)雜性來自于在連接器,電纜組件和面積小等特點。硬件連接器的要求不再是接觸電阻小和耐腐蝕等簡單參數(shù)已不再足夠,高速數(shù)據(jù)處理必須要解決電磁干擾的問題,并且必須在衰減,回波損耗,模式轉(zhuǎn)換,串?dāng)_,阻抗和其他可能影響信號傳輸?shù)脑?,連接器尤其需要可靠地向車輛中的每個傳感器傳送高速,高帶寬和高功率的信號。
? ??因此,汽車制造商要求供應(yīng)商創(chuàng)建短期解決方案,這些解決方案可以通過現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施實施,但可以演變?yōu)闈M足未來需求的解決方案。供應(yīng)商正在努力滿足和擴(kuò)展高速數(shù)據(jù)功能,以滿足汽車制造商更高水平連接的要求,包括V2V,V2X和全自動駕駛。