10BASE-T1S会是未来车载总线的第一选择吗？

导读

近年来，关于10BASE-T1S与CAN XL谁能登顶未来总线“一哥”宝座的讨论热度持续攀升。今日，让我们一同深入剖析10BASE-T1S总线技术，探寻它究竟是否具备成为未来汽车总线领军者的潜力。

 

 什么是10BASE-T1S？

 

10BASE-T1S规范是IEEE 802.3cg标准的一部分，于2020年2月发布。802.3cg协议中介绍了10M速率下两种规格的PHY：10BASE-T1L和10BASE-T1S，其中L代表Long，S代表short，二者在PHY的相关机制，媒介长度上有较大区别。与当前主流的100/1000/10GBASE-T1相比，10BASE-T1S具有完全不同的PCS子层和PMA子层机制，在PHY支持的情况下（PLCA机制），可以通过配置选择全双工或半双工的工作模式，目前车载应用更多关注的是半双工方式，车内的ECU可以采用总线型拓扑连接，降低成本的同时灵活部署ECU，10BASE-T1S提供汽车以太网生态系统中缺失的一环，支持真正的以太网到边缘连接，并满足区域架构的需求。

（网图，侵权联系删）
 PLCA替代传统CSMA/CD技术

 

传统以太网10Mbps采用CSMA/CD（带有冲突检测的载波侦听多路访问）技术，无中央仲裁器，多个设备连接到总线上，每个设备在发送数据之前，都会检测信道是否空闲，如果空闲发送，否则等待，在发送出消息后，则对冲突进行检测，当发现冲突时，则取消发送，只支持全双工模式，多节点接入时需增加交换机。

10BASE-T1S具有物理层PLCA防冲突机制，避免了以太网多点通信混合段中发生载波侦听多路访问与冲突检测（CSMA/CD）问题，使其可以总线形式即一对多的通信机制，实现高带宽利用率。在PLCA系统，每个物理层设备（PHY）都会被分配一个独一无二的PHY ID，范围从0到255， PHY ID为0的是PLCA协调器（节点0）。PLCA采用轮询方案，每个轮次由PLCA协调器（节点0）发送一个信标(BEACON)来触发。在PLCA方案中，每个参与者(包括协调器)按照PHY ID的顺序，在信标之后都有一个发送机会。如果一个节点没有待发送的数据，系统中的下一个PHY设备将在超时时间后获得机会，如果节点有待传输的数据，允许在其传输机会内开始传输帧。当最后一个节点被授予传输机会时（不管有无数据传输），协调器都开始下一个新的周期。

 全双工半双工模式

 

当总线上只有一对一两个10M以太网节点时，10BASE-T1S可配置为全/半双工模式，长度最长可达15m。（最小规范要求，实际上可增加）

当总线上超过2个节点时，可配置为半双工模式，最多可连接8个节点，总线长度最长可达25m。（最小规范要求，实际上可增加）

 对比CAN XL

 

与CAN XL相比，10BASE-T1S在带宽与成本间取得平衡。CAN XL虽支持最高20Mbps速率，但仲裁阶段和ACK段仍需低波特率(≤1Mbps)运行，会导致长报文场景下负载率过高，增加延时的风险；而10BASE-T1S在同等速率下报文效率更高，短报文、快周期场景下负载率与延时均优于CAN XL。（在payload≥405字节后，12和20Mbps的CAN XL净比特率才大于10BASE-T1S）不过，CAN XL继承CAN的优先级仲裁机制，优先级高的报文可优先发送，在需要快速响应的场景中表现更优，10BASE-T1S则需借助TSN技术达到高实时性，且CAN XL凭借SDT和AF字段的功能，支持以太网隧道传输，使得多总线融合成为可能。

 10BASE-T1S能否成为总线一哥？

 

当前处于汽车总线大融合时代，CAN总线凭借高可靠性和实时性，长期稳坐汽车核心通信系统的“头把交椅”，在动力、底盘等关键领域掌控着车辆的关键指令传输。LIN总线则以低成本、低速率的优势，在车身电子等对实时性要求稍低的场景中大显身手，如车窗、雨刮等控制。而车载以太网凭借其高带宽、低延迟的特性，成为智能座舱、辅助驾驶等数据量爆炸式增长领域的中流砥柱。未来，汽车总线是否会出现一家独大的情况，主要还是依赖各个总线技术能否为车企OEM带来效益上的飞跃和成本的降低，让我们拭目以待。

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致远电子发布的10兆车载以太网转换器，支持10BASE-T1S 和 100BASE-TX 以太网/USB的数据转换，可模拟 10BASE-T1S 网络节点， 直连 PC电脑便可使用 ZXDoc或Wireshark 进行网络分析，实现SOME/IP、DoIP等应用层功能。