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传感器数量暴增让车载通信系统发生重构,以太网准备好了没?

导读: 随着传感器数量的爆炸式增长,汽车内的通信系统正在被重新架构。

随着传感器数量的爆炸式增长,汽车内的通信系统正在被重新架构。

在汽车中添加更加复杂和安全的电子部件的军备竞赛正在迫使汽车制造商重新审视日益电动化、连接性日益丰富的汽车内的通信系统。

直到最近,车内部件之间的通信还是过于简单,车辆之间也不存在任何通信,现在,这种局面正在迅速演变。更多车内电子设备之间、汽车之间、汽车和基础设施之间的快速和安全通信成为辅助驾驶和自动驾驶的关键要素。

然而,还有很多东西没有准备就位。Valens汽车公司高级副总裁Micha Risling表示,除非出现新的解决方案,否则,汽车原始设备制造商将不得不在一些他们想要引入的功能上进行妥协,特别是在自动驾驶方面。“因为我们正在依靠汽车及周边的大量数据实现自动驾驶,我们正在谈论的是汽车行业的一场革命,并不仅仅是连接性上的改变。同样的理念适用于目前正在使用以及将要使用的所有不同元素。这真的改变了汽车的设计方式。”

传感器数量暴增让车载通信系统发生重构,以太网准备好了没?

传感器数量的激增是推动汽车通信系统改善的动力之一。目前的汽车中部署了多达16种甚至更多不同类型的传感器:激光雷达、雷达、加速度计、陀螺仪、压力传感器。所有这些传感器都需要连接到车辆中的ECU上。随着汽车内添加更多的自主驾驶功能,这个数字还会显着增长。

生产汽车传感器的联华电子公司市场副总裁Steven Liu说:“车辆之间、车辆和基础设施的之间的通信越来越频繁,意味着车载雷达系统的数量需要不断增加。“部署这些系统,需要的技术包括汽车防碰撞雷达和全球定位系统,以及汽车和停车灯、车辆调度系统进行交互所需的传感器。这些系统将与现有系统结合使用,比如乘客舒适控制系统、信息娱乐系统,以及调节温度、检测轮胎压力和气体的发动机监控子系统。用于长途运输目的的卡车需要负载平衡、负载转移、控制动力曲线和风切变的系统,所有这些系统一起工作以确保货物在运输过程中不会被损坏,以及卡车集装箱在整个行驶行程中的稳定。所有这些5G通信应用对于各个系统完成各自操作来说都是必不可少的。”

但是鉴于迄今为止存在的技术和通信解决方案,线束集群正在成为一个难题。还有一个痛点就是软件代码的规模。相较而言,一辆自动驾驶汽车的软件代码行数可能比F-35喷气式飞机多大约100倍,因为自动驾驶汽车需要处理的操作场景远比喷气式飞机要多。

“飞机自动飞行时,99%的时间里身边都没有其它飞机,”Valens汽车公司的Risling说。“相较之下,就拿一辆在曼哈顿或拉斯维加斯某个地方行驶的汽车来说吧,每秒都需要处理可能出现的各种不同的场景,这就是为什么你需要在汽车上部署大量的特殊、复杂和先进软件的原因。ECU自己需要复杂的软件,ECU之间通信也需要复杂的软件,尤其在自动驾驶汽车中更是如此。当你处理安全相关的功能时,你需要部署很多冗余。冗余使得架构变得更加复杂。你需要更多ECU,更多的通信节点,当然,也需要更先进的连接技术。”Risling解释说。

押注以太网

目前,汽车生态系统正在将汽车以太网作为车载通信的主要技术规范。以太网已经问世40多年,在各种环境条件下都得到了很好的验证。

“以太网主要用于信息娱乐和视频等领域,但汽车行业也引入了以太网,”Synopsys IP部门的以太网产品线经理John Swanson说。“我们在汽车中使用10/100Mbps的以太网时就知道它不够快,很快就转换到了千兆以太网上,但是千兆也不够快。看看自动驾驶汽车,只需要拿出摄像头这么一个非常简单的例子就能说明这种情况。因为你需要做面部识别和路标识别,所以需要高分辨率的视频,有很多路视频进来。这个个数据量非常大,所以不用太长的时间,1 Gbps的汽车以太网就会过时,它会迅速进化到2.5Gbps和5 Gbps,甚至更快。”

这促使像Marvell这样的芯片制造商将以太网用作汽车内部的高带宽、标准化的主干通道,将之前独立的汽车信息娱乐系统、高级驾驶员辅助系统(ADAS)、车身电子设备和控制系统连接起来。 未来,这些信息将和自主驾驶车辆所需的其他传感器连接起来,以实现车内连接和与车外的连接。

Marvell公司连接、存储和基础设施业务部市场总监Venu Balasubramonian表示:“以太网市场历来被分为两个不同的领域。一个是速率高达25/50/100/400Gbps的数据中心,这个市场推动着以太网带宽的不断提升。另一个是10 Gbps速率的铜缆服务的企业市场。现在,由于汽车电子设备的增加,汽车以太网市场逐渐成型。所有的数据和交换都需要一定的带宽。以太网技术需要不断加强。”

他指出,汽车市场最终可能需要100 Gbps的以太网来传输图像传感器的所有数据。而且,通过利用以太网的低成本和高带宽,下一代汽车架构将能够实现新的应用,包括现在可能还想象不到的功能。

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