跟着轿车电子的日益杂乱化、联网化和宽带化，车载以太网习惯此开展趋势在车内具有宽广的开展空间。本文对车载以太网技能，包含其来源、界说、开展趋势、首要技能以及其标准化的概略进行了全面的剖析和介绍。
1.导言
以太网作为一种局域网（LAN）技能自1973年创造以来，已阅历40多年的开展进程，成为当时运用最为遍及的局域网技能。以太网首要由IEEE 802.3工作组担任标准化，以太网从开端支撑10Mbit/s的吞吐量开端，经过不断的开展，支撑快速以太网（100Mbit/s）、千兆以太网（1Gbit/s）、万兆以太网（10Gbit/s）及100Gbit/s。一起，为了习惯运用的多样化，以太网速率打破了以10倍为一级来进步的惯例，开端支撑2.5、5、25及400Gbit/s的速率。以太网技能不只支撑双绞线的铜线传输介质，也支撑光纤传输。跟着城域以太网论坛（MEF）不断将以太网技能作为交流技能和传输技能广泛运用于城域网建造，以太网现已不只仅局限于局域网运用，能够更广泛地运用到城域网（MAN）和广域网（WAN）的范畴。
在进入轿车范畴之前，以太网现已获得了广泛的运用，一起还具有技能老练、高度标准化、带宽高以及低本钱等优势。跟着近年来轿车电子化的快速开展，车内电子产品数量逐年添加，杂乱性日益进步。以太网所具有的技能优势能够很好地满意轿车制造商对车内互联网络的需求。但因为车内电磁兼容的严格要求，以太网直到近些年才取得了技能打破然后得以运用到轿车内。
现在，干流的车载以太网的技能标准是根据博通公司的BroadR-Reach（BRR）技能，IEEE现已完成对100Mbit/s车载以太网技能的标准化，正在对1Gbit/s传输速度的车载以太网进行标准化。车载以太网在车内将首要运用在对带宽需求较高的系统上（见图1），如高档驾驭辅佐系统（ADAS）、车载确诊系统（OBD）以及车载信息文娱系统等。与传统的车载网络不同，车载以太网能够供给带宽密集型运用所需的更高数据传输才能，未来其将在车内具有广泛的运用远景。
2.车载以太网技能
2.1 什么是车载以太网
车载以太网是一种用以太网衔接车内电子单元的新式局域网技能。与一般的以太网运用4对非屏蔽双绞线（UTP）电缆不同，车载以太网在单对非屏蔽双绞线上可完成100Mbit/s乃至1Gbit/s的数据传输速率，一起还应满意轿车行业对高牢靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低推迟以及同步实时性等方面的要求。
车载以太网的物理层选用了博通公司的BroadR-Reach技能，BroadR-Reach的物理层（PHY）技能现已由单线对以太网联盟（One-pair Ethernet Alliance，OPEN）标准化，因而有时也称车载以太网为BroadR-Reach（BRR）或OABR（Open Alliance BroadR-Reach）。
车载以太网的MAC层选用IEEE 802.3的接口标准，无需做任何适配即可无缝支撑广泛运用的高层网络协议（如TCP/IP）。
2.2 车载以太网首要技能
车载以太网及其支撑的上层协议的技能架构如图2所示。车载以太网首要触及OSI的1、2层技能，本文别离介绍车载以太网各首要技能。
（1）物理层PHY
车载以太网运用单对非屏蔽电缆以及更小型紧凑的衔接器，运用非屏蔽双绞线时可支撑15m的传输间隔（关于屏蔽双绞线可支撑40m），这种优化处理使车载以太网可满意车载EMC要求。100M车载以太网的PHY选用了1G以太网的技能，经过运用回声抵消在单线对上完成双向通讯。车载以太网的物理层与标准的100BASE-TX的物理层首要差异有：
●与100BASE-TX所运用的扰频器比较，车载以太网数字信号处理器（DSP）选用了高度优化的扰频器，能够更好地别离信号，比100BASE-TX系的频谱功率更高。
●车载以太网的信号带宽为66.7MHz，只要100BASE-TX系统的一半。较低的信号带宽能够改进回波损耗，削减串扰，并确保车载以太网可满意轿车电磁辐射标准要求。
（2）“一对数据线供电”PoDL
以太网供电PoE技能是2003年推出的，可经过标准的以太网线缆供给15.4W的供电功率。在一条电缆上一起支撑供电与数据传输，对进一步削减车上电缆的分量和本钱很有含义。因为惯例的PoE是为4对电缆的以太网规划的，因而专门为车载以太网开发了PoDL，可在一对线缆上为电子操控单元ECU的正常运转供给12VDC或许5VDC供电电压。
（3）先进电缆确诊ACD
ACD功用能够经过剖析反射信号的起伏和推迟来检测电缆的毛病方位，这关于完成车载以太网衔接的高度牢靠性至关重要。
（4）高能效以太网
当封闭引擎时，车上电子单元并不是悉数封闭，这时需求用电池供电，而电池的电量又是有限的，这种状况下可选用高效能以太网技能经过封闭不在用的网络以下降耗电量。
（5）时刻同步
车内某些运用需求完成不同传感器之间的时刻同步，或许在履行某次丈量时需求知道不同节点的时刻，这就需求在悉数参加测验的节点间做到同步，某些精度乃至需求到达亚微秒等级。车载以太网选用了IEEE 802.1AS的守时同步标准，该标准经过IEEE 1588V2的Profile然后用一种更简略快速地办法确认主时钟，规则了广义的准确时刻协议（gPTP）。
（6）时刻触发以太网
车内的许多操控要求通讯推迟要在微秒级。在传统以太网中，只要当现有的包都处理完后才会处理新到的包，即使是在Gbit/s的速率下也需求几百微秒的推迟，满意不了车内运用的需求。为了处理这一问题，IEEE 802.3工作组开发了一种高优先级的快速包技能，使得快速包可刺进到正在处理的包行列中被优先处理以确保推迟在微秒级范围内。
（7）音视频桥接AVB
为了满意车内音视频运用的低推迟和可确保的带宽要求，可在车内运用IEEE802工作组开发的AVB相关标准。
AVB技能供给了优先级、流预留协议（SRP）、流量整形协议（FQTSS）等中心功用。AVB在车内的运用事例有唇同步多媒体播映、在线导航地图等轿车联网运用、ADAS以及确诊功用等。
IEEE一起还拟定了AVB的传输协议，包含：
●IEEE 1722-2011：桥接局域网中的时刻灵敏运用第二层传输协议标准，也被称为音视频传输协议（AVTP）。
●IEEE 1733-2011：桥接局域网中的时刻灵敏运用第三层传输协议标准。因为该协议是一个第三层协议，估计不会被轿车行业广泛选用。
为了进步AVB的习惯性，满意工业等更多运用场景，IEEE AVB使命组已更名为“时刻灵敏性网络”TSN工作组，现在是IEEE802.1五大使命组之一，致力于开发完成超低时延的操控网络。
2.3 车载以太网开展趋势
车载电子变得日益杂乱，越来越多的传感器、操控器以及接口对带宽的要求越来越高，车内不同的核算单元和不同的域之间互相通讯的需求越来越强。这种杂乱性直接导致了对车内连线运用上的添加。在车载以太网进入轿车运用之前，车内已有多种不同的标准技能在运用，包含LIN、CAN、FlexRay、MOST以及LVDS等。简直每个轿车电子器件都有其特定的线缆和通讯要求，这必定导致车内杂乱的连线，车内线束已成为继引擎和底盘之外车内第三大本钱开销的部分，出产环节中安置配线的人工本钱占整车的50%。一起，车内线束在分量上也是继底盘和引擎之外占第三位的部分。下降线束分量的技能将会直接改进燃油运用的经济性。车载以太网承载在单线对非屏蔽双绞线的传输介质上，运用更细巧紧凑的衔接器，将可削减高达80％的车内衔接本钱和高达30％的车内布线分量。
据全球出名的咨询公司弗若斯特沙利文公司（Frost Sullivan）和Strategy Analysis猜测，到2020年，全球将布置4亿个车载以太网端口；到2022年，全球布置的悉数车载以太网端口将超越一切其他已布置的以太网端口总和。Frost Sullivan还猜测，到2020年，关于低端车型每辆车大将有6~40个车载以太网节点，而奢华车型和混合/电动车型大将会有50~80个车载以太网节点，有40%的已售车上运用车载以太网；到2025年，车载以太网的商场浸透率将添加至80%。
截止到2016年3月底，车载以太网范畴里最为重要的OPEN联盟成员已添加到300个，包含轿车范畴里很多的轿车厂商、一级供货商、芯片商、技能公司以及研究安排等。我国车企和供货商也在积极关注并逐步选用OPEN联盟的技能，在OPEN联盟中已有一汽集团、北汽、长城、泛亚、华晨、恒润、航盛以及我国信息通讯研究院等十几家我国成员。全世界选用OABR技能的干流轿车制造商的数量正在添加，截止到2015年10月底，已有多个车型上选用了车载以太网，包含宝马公司的X3、X4、X5、X6、i3、i8、6系以及7系、捷豹的XJ和XF、以及群众的帕萨特等。
3.车载以太网标准化
在车载以太网的标准化方面，如下4个标准化安排或联盟起到了首要的推进效果，它们是IEEE 802.3和IEEE802.1工作组、轿车敞开系统架构联盟AUTOSAR、OPEN联盟以及AVnu联盟，标准化状况汇总见图3。
3.1 IEEE
IEEE 802.3拟定的局域网标准代表了业界干流的以太网技能，车载以太网技能是在IEEE802.3基础上开发研发的，因而IEEE是现在最为重要的车载以太网世界标准化安排。为了满意车内的要求，触及到IEEE 802.3和802.1两个工作组内的多个新标准的拟定和原有标准的修订，包含PHY标准、AVB标准、单线对数据线供电等。
别的，AVB中有关AV的传输、守时同步等标准还需IEEE的其他技能委员会的标准化，如IEEE1722、IEEE1588等。
3.2 OPEN
OPEN联盟于2011年11月由博通（Broadcom）、恩智浦（NXP）以及宝马（BMW）公司建议树立的敞开工业联盟，旨在推进将根据以太网的技能标准运用于车内联网。相关单位可经过签署OPEN联盟的标准允可协议成为其成员，参加其相关标准的拟定活动。
OPEN的首要标准化方针有：
●拟定100Mbit/s BroadR-R的物理层标准并将其推行成为敞开的工业标准。
●在相关标准化安排中鼓舞和支撑开发更高速的物理层技能标准。
●拟定OPEN的互通性要求，挑选第三方履行互操作性测验。
●发现车载以太网在完成过程中的标准化缺口。
OPEN联盟与IEEE802构成严密的标准化协作。
3.3 AUTOSAR
AUTOSAR是由轿车制造商、供货商以及东西开发商建议的联盟，旨在拟定一个敞开的、标准化的车用软件架构。AUTOSAR的标准包含车用TCP/UDP/IP协议栈。AUTOSAR获得了轿车工业的遍及认可，各制造商将抛弃私有标准的开发转而在标准完成上打开竞赛，完成AUTOSAR的标准可使多个设备无缝的运转在同一个同享网络上。
3.4 AVnu
AVnu联盟是由博通联合思科、哈曼和英特尔树立，致力于推行IEEE 802.1的AVB标准和时刻同步网络（TSN）标准，树立认证系统，并处理比如准确守时、实时同步、带宽预留以及流量整形等重要的技能和功能问题。
现在，AVnu已发布其车载以太网AVB的认证测验标准，并已认证了多个类型的产品。
需求弥补的是，AVnu的技能不只仅可运用于轿车范畴，也可运用于专业A/V、工业以及消费类电子范畴。
4.结束语
跟着轿车日益智能化和联网化，轿车电子也将更为杂乱化，其对带宽的需求也日益增强。车载以太网根据现在现已十分老练的以太网技能，能够很好地满意轿车电子的新需求并为其供给牢靠、老练、贱价和标准化的处理方案，未来在车内具有宽广的开展空间。因为篇幅所限，本篇触及到一些技能和标准化内容未能过多打开。
