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车载以太网——扫盲篇

 Kuai2012 2022-04-26

什么是车载以太网


车载以太网是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术,与传统以太网使用4对非屏蔽双绞线电缆不同,车载以太网在单对非屏蔽双绞线上可实现100Mbit/s,甚至1Gbit/s的传输速率,同时还满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。车载以太网的物理层采用了博通公司的BroadRReach 技术,BroadR-Reach 的物理层(PHY)技术已经由单线对以太网联盟(One- pair Ethernet Alliance,OPEN)标准化,因此有时也称车载以太网为Broad RReach(BRR)或OABR(Open Alliance BroadR-Reach)。车载以太网的MAC 层采用IEEE 802.3 的接口标准,无需做任何适配即可无缝支持广泛使用的高层网络协议(如TCP/IP)。

车载以太网协议架构


车载以太网及其支持的上层协议架构如图1所示,车载以太网主要涉及OSI的1、2层技术,同时车载以太网同时支持AVB、TCP/IP、DOIP、SOME/IP等多种协议或应用形式。

图1 车载以太网框架

其中,AVB 是对传统以太网功能的扩展,通过增加精确时钟同步、带宽预留等协议增强传统以太网音视频传输的实时性,是极具发展潜力的网络音视频实时传输技术;SOME/IP(Scalable Service-Oriented MiddlewarE on IP)则规定了车载摄像头应用的视频通信接口要求,可应用于车载摄像头领域,并通过API实现驾驶辅助摄像头的模式控制。

作为AVB协议的扩展,车载时间敏感网络(TSN, Time-Sensitive Networking)则引入时间触发式以太网的相关技术,能高效的实现汽车控制类信息的传输。此外,1Gbit 速率通信标准的车载以太网同时还支持 POE(Power Over Ethernet)功能和高效节能以太网(EEE, Energy-Efficient Ethernet)功能,POE 功能可在双绞线传输数据的同时为连接的终端设备供电,省去了终端外接电源线,降低了供电的复杂度。

车载以太网标准化


车载以太网标准化方面,IEEE802.3和IEEE802.1工作组,AUTOSAR、OPEN联盟以及AVnu联盟起到了主要了推动作用。

IEEE

其中IEEE802.3制定的局域网标准代表了业界主流的以太网标准,车载以太网技术是在IEEE802.3基础上开始研制的,因此IEEE是目前最为重要的车载以太网国际标准化机构。为了满足车内的要求,涉及到IEEE802和802.1两个工作组内的多个新规范的制定和原有规范的修订,包括PHY规范,AVB规范,单线对数据线供电等。另外AVB中有关AV的传输、定时同步等规范还需要IEEE的其他技术委员会的标准化,如IEEE1722、IEEE1588。

OPEN联盟

OPEN联盟于2011年11月由博通(Broadcom)、恩智浦(NXP)以及宝马(BMW)公司发起成立的开放产业联盟,旨在推动将基于以太网的技术标准应用于车内联网。其主要标准化目标是制定 100Mbit/s BroadR-R 的物理层标准、制定OPEN的互通性要求。

AUTOSAR

AUTOSAR 是由汽车制造商、供应商以及工具开发商发起的联盟,旨在制定一个开放的、标准化的车用软件架构,目前AUTOSAR 规范已经包含车用 TCP/UDP/IP协议栈。

AVnu

AVnu 联盟是由博通联合思科、哈曼和英特尔成立,致力于推广IEEE 802.1的AVB标准和时间同步网络(TSN)标准,建立认证体系,并解决诸如精确定时、实时同步、带宽预留以及流量整形等重要的技术和性能问题。

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