汽车高速以太网应用大势所趋，不可避免 / 开普饭

车载以太网应用发展趋势

1）随着车载以太网应用场景越来越多，对其带宽要求也越来越高，单个车辆的以太网端口需求也越来越多。

图1.车载以太网应用趋势

2）随着自动驾驶车辆的增多，10G+端口的总需求量也会不断增加，预计到2030年，L3+级的乘用车上10G+ 端口的需求量将达到100万个。

图2. L3+级自动驾驶车辆10G端口需求分析

数据来源：McKinsey’s 'Automotive revolution – perspective towards 2030' study, 2016 and internal estimates

为什么智能网联车辆需要大带宽车内网络

1）自动驾驶需要需要大带宽网络

图3. 自动驾驶对算力和网络速率的需求

a、自动驾驶系统包含摄像头，未压缩数据数据的传输需要10G+的带宽。

摄像头技术趋势：1）分辨率从720p提高到4K；2）动态范围也在不断提升；

图4. 摄像头分辨率与以太网带宽

b、多传感器数据融合：多种异构感知传感器（Lidar，Radar，camera etc）数据融合也需要10G+的带宽；自动驾驶系统的数据处理也会从传感器转移到中央GPU进行。

图5. 数据处理从传感器转移到中央GPU

c、自动驾驶驱动单元互联 - 启用自动驾驶汽车所需的冗余处理单元需要10G+的带宽；

图6. 驱动单元互联

2）软件迁移 - 支持跨计算节点或ECU进行计算处理转移的“实时软件迁移”将需要低延迟的10G +带宽连接；

图7. 软件迁移

3）数据记录仪 - 汽车中的“黑匣子”将需要大带宽/容量来存储原始传感器数据；

图8.数据记录仪

4）未来的车内网络将会集成更多的应用，如ADAS、影音娱乐、车联网、存储、网关等，也需要大带宽网络；

图9. 未来的车内网络架构

为什么车载以太网会取代其他高速网络

3.1 车载以太网自身技术优势

图10. 以太网技术

1）网络信息安全 – 采用MACsec技术

2）VLAN（虚拟局域网） – 采用IEEE 802.1Q 标准规范

3）交换机 - 采用IEEE 802.1标准规范

4）同步 – 采用IEEE 1588 PTP同步协议

5）QoS（服务质量） – 采用AVB/TSN技术

6）音频/视频传输协议- 采用IEEE1722协议

7）线束供电 – 采用PoDL技术

8）非对称传输节能（EEE-nergy Efficient Ethernet） – 节能以太网技术

9）支持多种拓扑形式 - 网状、星型、菊花链、环型、树型等

10）时间触发以太网 - SAE AS6802协议

11）千兆以太网MAC速率 - 2.5G ,5G , 10G ,25G, 50G,100G

3.2 车载以太网填补了多G网络的空白

1）在之前汽车以太网PHYs仅支持高达100Mbps和更高的1Gbps，但车内网络仍需要更高的速率；

图11. 多G网络的空白

2）2016年，市场上推出了2.5G、5G和10Gbps的汽车以太网物理层（Aquantia）；2017年，针对2.5G，5G和10Gbps汽车以太网PHY的新标准（IEEE 802.3ch）不断涌现。

图12. 多G以太网技术填补了空白

3.3 以太网生态系统的力量

图13. 以太网生态系统的力量

1）多供应商

2）更低的成本

3）知识积累

4）许多供应商可用的软件/驱动程序

5）用于开发的工具和诊断

6）从其他协议到以太网进行桥接具有广泛可用性（例如USB、PCIe、CAN…）

7）主导网络 - 专用网络之间的通讯不再需要网关

参考资料：

1. Beyond 10G bps- Automotive Ethernet for the 2020's - MARVELL

2. The inevitable - High Speed Ethernet in Automotive - AQUANTIA

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汽车高速以太网应用大势所趋，不可避免

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