线束世界 | 为什么车载以太网是一个强有力的选择

来源：•作者：•2021-05-27 09:12

以太网在IT领域有着悠久而极其成功的历史。以太网发明于1973年，并于1985年被电气和电子工程师协会（IEEE）标准化，开始了它在商业中使用的局域网中占主导地位，抵制了诸如令牌环之类的所有竞争技术。事实证明，以太网是通用的，可恢复的标准，可推动数十年来通信的发展。以太网版本通过同轴电缆，光纤和非屏蔽双绞线运行，并且速度已从10M bit/sec提高到100G bit/sec以上。经过数十年的使用，以太网已广为人知并得到完善。

随着汽车网络开始连接车辆中的更多计算资源，转向以太网是很自然的事情，并且在2016年，IEEE发布了第一个汽车以太网标准IEEE 802.3bw或100Base-T1。虽然100M bit / sec的带宽可与1995年推出的100Base-TX相提并论，但在汽车版本中存在一些关键差异。

两种标准都在非屏蔽双绞线上运行，其中两根铜线沿着电缆的长度双绞在一起。这样的效果是产生较少的电磁辐射和串扰，这些电磁辐射和串扰可能会干扰其他电线或组件，同时还可以抵制来自其他来源的干扰。

但是，100Base-TX使用两对线，而汽车以太网使用一对线对，立即降低了重量和成本。汽车以太网该对是“平衡的”，这意味着信号具有相等但相反的电压。发送和接收信号都在一对上进行，而不是在单独的100Base-TX对上进行。

还规定了100Base-TX标准的最大长度为100米，此长度是后续以太网标准所遵循的长度。汽车以太网的最大距离仅为15米。显然，汽车应用不需要到车辆内网络组件的较长距离，并且较短的长度可以简化布线。

汽车以太网的下一步

IEEE 802.3bw标准的100M bit/sec可以覆盖许多初始的汽车应用，因此今天已被广泛使用。但是，随着我们期待高清视频流以及将来自多个传感器的数据聚合到公共电缆上，将需要更高的速度。

在IEEE 802.3bw最终定稿后不久，IEEE批准了802.3bp或1000Base-T1，从而可以在屏蔽或非屏蔽双绞线上实现千兆位速度。该标准与其前身有许多共同之处，但在600 MHz时，其频率几乎是后者的10倍。这意味着电缆更容易受到串扰的影响，工程师在设计系统时必须牢记这一点，因为它们可以管理整个车辆的电磁噪声，进行严格的测试并在需要时进行屏蔽。该标准将为接下来的两到三个平台世代提供足够的带宽。

IEEE在2020年生产了802.3ch，它在同一15米上以2.5G bit/sec，5G bit/sec和10G bit/sec的标准速率提供了千兆以太网。屏蔽双绞线将以这些速度运行，但是超过7 GHz的电气频率可能需要使用屏蔽并行双绞线以最大程度地降低EMI问题。

以太网的主要优势在于它是一个灵活的网络，可以轻松进行重新配置。如果出现故障，以太网路由器可以采用其他方式路由数据流量。这对于确保车辆中主要计算组件的不间断连接非常重要。

在车载网络中，至关重要的还有铜缆以太网承载电力和数据信号的能力，这一功能称为数据线供电（PoDL）。PoDL可以支持高达500 mA的功率，足以满足某些传感器（例如优化的卫星摄像机）的需求。这使汽车制造商可以将一对电线连接到一些传感器以满足他们的所有需求，从而减轻了重量并简化了架构。