以太网连接如何助力车辆网络架构升级

电子发烧友网报道（文/李宁远）为了应对不断增长的数据需求和高速连接，很多应用中的网络基础设施都变得越来越复杂，在汽车领域，同样如此。此前速度高达500Kbps的CAN总线架构在几十年间一直是大多数车辆通信网络的中坚支柱。
 
然而提高安全性和工作效率的高级车辆功能和自动化动能所需的数据带宽过大，单凭CAN无法满足需求，目前来看，在车辆架构中无外乎是增加更多的专用CAN网络来满足这些需求，或者，集成更快的通信协议进入车辆，比如以太网。
 
商用车与工业车辆的数据连接升级
 
随着高级功能需求和数据需求的不断增加，CAN总线网络根本无法支持高级功能所需且日益增长的数据连接要求。增加更多的专用 CAN网络也只是一时之计，虽然这样能够解决一些数据传输升级面临的困扰，但是在日益增长的传输数据量和传输速度需求下，CAN无法在汽车内将数据从任何源位置快速完成传输。
 
即便升级到CAN FD，提升了传输速率，在当前自动驾驶和功能安全的需求之下，这样的连接仍然显得不太够用。
 
工业和商用车辆设计师连接技术的升级能够支持车辆中的系统和网络，来设计许多高速数据应用。如工业和商用车辆设计师开始使用以太网网络和组件来实现诊断、车内信息娱乐、后视和侧视摄像系统、自适应巡航控制等功能。
 
这些功能都需要大量数据作为基础，以太网提供了高速传输数据的能力。通过使用以太网网络和连接器，OEM设计人员可以将更多设备无缝集成到网络上并提升车辆中数据连接的速度。
 
商用车与工业车辆在这一点上的需求是相同的，不同的是商用车对维持信号完整性和可靠的传输数据相对低一些，商用车辆以太网标准信号只需要满足长达15米的技术要求即可，但工业级车辆中，必须在更长距离下保持信号完整性（40米），同时要承受强振动、极端温度和冲击，以及强沙尘条件等。
 
应用以太网连接设计车辆系统
 
首先需要明确的一点是，以太网并不会取代整个现有通信网络，而是在适当的功能下用以太网设计客户最想要的功能，例如远程信息处理、诊断和ADAS。CAN、LIN、FlexRay和MOST在混合架构下各司其职。
 
将以太网集成到汽车混合网络架构中还是具有一定挑战性的，如何优化拓扑结构、提前选择正确连接组件，减少EMI是确保以太网在严苛条件下保持传输信号的完整性的关键。早前正是因为以太网电磁兼容的问题没有解决，才导致这一技术在以前的整车中没有得到充分利用。
 
以太网能够以更高的频率运行，当它位于其他电子器件或金属部件附近时更为敏感，这一点是设计中的难题。
 
当然并不是一味地选择强屏蔽的连接组件，对于不会暴露于极端冲击、温度的地方并不需要更坚固的连接器和更长的电缆。高质量的非屏蔽双绞线缆和连接器已经适用于大部分车辆使用的以太网。在必要时才考虑屏蔽双绞线缆和增强EMI防护的连接器。
 
同时，也不能低估连接器机械性能对通信链路的影响，物理层上的每个连接元件、电缆的布线都会影响到通信链路性能。平衡好连接器在可靠性、机械性与电气性上的需求，选择合适的组件，从而实现更长信道下的高速数据传输才是最具成本效益的。
 
小结
 
汽车对网络和带宽的需求还在持续增加，以太网在其中还有很多可以完成替代的应用，选择合适且具有成本效益的汽车以太网连接器构建高效的汽车网络架构为汽车多功能应用的发展构建了坚实的基础。