MOST总线结构
LVDS
LVDS,为低电压差分信号(Low Voltage Differential Signaling),是一种低压差分高速信号标准。
虽然它不是专门为汽车领域所设计的,但是它相比于MOST技术有着更低的成本,且最高带宽可达655 Mbps,被视为MOST技术的替代产品。
LVDS技术也有比较严重的缺陷,为了满足汽车严格的电磁兼容(EMC)、电磁干扰(EMI)等要求,它的传输线缆增加了较厚的传输屏蔽层,增加了车重。在传输协议上,LVDS属于点对点的图像传输技术,每个接口只能有一个摄像头或者一个视频输出口,严重限制了扩展性能。
LVDS 信号传输一般由三部分组成:差分信号发送器,差分信号互联器,差分信号接收器。差分信号发送器:将非平衡传输的TTL 信号转换成平衡传输的LVDS 信号。差分信号接收器:将平衡传输的LVDS 信号转换成非平衡传输的TTL 信号。
LVDS信号传输图
04车载网络发展
4.1 传统车载网络局限
传统车载网络能满足汽车部分子系统的要求,总体来说,优势在于实时性。但普遍存在的问题是带宽低,成本高。
随着智能网联汽车的发展,LIN和CAN已经力不从心。FlexRay和MOST因成本高、应用复杂,仅适用于高端豪华品牌。
另外,传统车载网络标准都是面向汽车制定的,带有浓厚的汽车行业色彩,关键的局限在于:不易扩展,无法互联互通,无法满足智能网联汽车要求。
传统车载网络比较
4.2 车载以太网技术
以太网,目前已是应用最为普遍的局域网技术。以太网从最初支持10Mbit/s开始,目前有快速以太网(100Mbit/s)、千兆以太网(1Gbit/s)、万兆以太网(10Gbit/s)及100Gbit/s。
以太网技术应用于汽车上要面临一些挑战:电磁兼容性和延迟是两个主要问题。目前研发的专门应用于汽车的车载以太网技术已取得重大突破。
博通开发出了汽车用的以太网芯片和整体解决方案:通过BroadR-Reach技术成功解决了车规要求的EMC问题。同时,革命性地提出单对非屏蔽双绞线方案,将传统线束重量减轻30%。
BroadR-Reach双绞线方案
针对业界最为关心的以太网传输时间延迟、包排序和可靠性交付问题,技术研发也没有停止。
IEEE提出了TSN(时间敏感网络)一系列标准。TSN是在传统以太网络的基础上,使用精准时钟同步,通过保障带宽来限制传输延迟,提供高级别服务质量以支持各种基于音视频的媒体应用。
TTTech也在推广TTEthernet(时间触发以太网)在汽车上应用。TTEthernet是一种基于802.3以太网之上的汽车或工业领域的实时通信候选网络,它允许实时的时间触发通信与低优先级的事件触发通信共存,使以太网具备满足高安全等级的系统要求的同时,依然可以承担对实时性要求不过分严格但仍然有高带宽的以太网传输需求。
4.3 车载网络成本与带宽
各传统车载网络从带宽和成本关系可看出,它们在带宽和成本上所占据的范围几乎没有重叠区域,并且成本和带宽呈现递增关系。这反映出网络在汽车领域已被不同的车用总线所“瓜分”,而且这些总线在各自领域呈现出独霸一方的局面。
然而,随着车载以太网的技术成熟和引入,面对着车载以太网海量的带宽能力,对于跟车载以太网成本相当甚至更高FlexRay和MOST总线,以及其应用复杂等缺陷,可能有被淘汰的命运。