智能汽车都想要一个高速网络,但未来是什么?

来源:盖世汽车

发表于: 2018.08.27
   

汽车需要跑的更快,不仅仅是在路上,还有车辆内部的电子网络。随着自动驾驶及智能互联时代的到来,车身网络的数据传输速度瓶颈凸显。

汽车长期依赖于一个相对简单的网络标准,称为CAN或控制器局域网总线。CAN总线协调所有微处理器和电子控制单元,或ECU,它们需要交换发动机、动力系统和诊断信息,传输诸如传动状态和流体水平等细节。

随着更多的电子元器件增加,如车窗和座椅控制被添加到汽车,CAN总线经过多年的调整,增加了本地互连网络(比如LIN),以处理膨胀的通信负荷。

智能汽车都想要一个高速网络,但未来是什么?

但CAN总线最初是由博世在33多年前开发的,它正在“远离”它的时代。

不断丰富的ADAS系统功能,如自动紧急制动、电子稳定控制和车道保持辅助要求即时通信。因此,汽车制造商一直在补充他们的网络,例如,增加100兆比特每秒(Mbps)以太网布线。

此外,L3级及以上自动驾驶对车身传感器的数量要求越多越多,这意味着更多的传感器和更多的数据传输。未来的自动驾驶汽车可能包括多达16个摄像头、12个雷达传感器、六个超声波传感器和4个或5个激光雷达传感器,甚至还有更多。

“我们看到了数据带宽的爆炸性增长,”Aptiv公司的副总裁李·鲍尔透露,自动驾驶汽车每小时将产生4兆字节的数据。这包括有关道路状况、天气、周围物体、交通和街道标志的实况信息——所有这些信息必须在汽车部件之间共享,并用于瞬间做出驾驶决策。

同时,这些数据需要300万亿的计算能力,芯片供应商相关负责人表示,万亿次运算是每秒一兆次运算,这意味着每一辆车都是超级计算机。而连接所有这些部件的网络必须非常灵活。

但现在并没有人解决如何将所有数据流实时传输到中央处理器的问题?虽然工程师和汽车制造商一致认为,今天的汽车需要完全重新布线,但对许多人来说,办法是什么?

通过使用短距离无线系统完全不需要电缆将是缩小差距的最简单方法。然而,无线系统易受无线电频率干扰的影响,这会影响可靠性并危及安全。相比有线网络,无线系统更容易受到安全威胁。

光纤提供了目前相对最高的速度和轻质重量。但是光纤价格昂贵且易碎;湿度、振动和连接器中的灰尘都会导致信号损失。

到目前为止,汽车内部网络布线最热门的候选仍是铜。尽管铜在长距离传输高速数据方面面临一些挑战,但大多数汽车所需的长度相对较短,而且汽车制造商有数十年的使用经验。

但比物理布线更重要的,是汽车应该使用何种网络协议来加速大量数据的流动。最常见的局域网协议是以太网,这种格式几十年来一直是商业和家庭网络标准。

但是大多数当前的以太网网络的最高速度通常为每秒1千兆位(Gbps)——不足以处理自动驾驶车辆将产生的庞大数据流。

为了加快速度,鼓励使用以太网,几家公司最近成立了无人驾驶汽车网络(NAV)联盟。NAV联盟包括主要的零部件和系统供应商,如博世和大陆,以及芯片制造商Nvidia和高端网络设备制造商Aquantia以及汽车制造商大众。

联盟的目标是推动下一代Multi-Gig以太网网络所需要的生态系统的发展,最初提出的速度为2.5Gbps,最终为10Gbps。

NAV联盟的核心是Aquantia公司的芯片,它支持的Multi-Gig以太网网络能够以最高每秒10吉字节的速度传输数据。

与高级神经系统类似,下一代网络架构的基础元件将是引擎控制单元(ECU)、中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、高清摄像头、感应器、网关和存储器。所有这些基础元件通过高速Multi-Gig以太网网络进行连接,从而在车内安全稳定地传输数据。

这非常类似早年LIN协议的推出。在CAN协议独霸一方的情况下,1998年末,宝马、Volvo、奥迪、VW、戴姆勒-克莱斯勒、摩托罗拉和VCT等五家汽车制造商,一家半导体厂商以及一家软件工具制造商发起定义一套开放的标准,针对车辆中低成本的内部互联网络。

同样,Multi-Gig也有其他竞争者,比如HDBASET。HDBaseT最初是为了处理高分辨率的视频和音频而开发的,它还可以通过非屏蔽铜线传输功率和基于以太网的通信,最高可达6Gbps。

HDBASET由Valens公司开发,已经获得了包括LG电子、索尼和三星电子在内的主要消费电子公司的支持,这些公司也在自动驾驶汽车技术方面进行了大量投资。HDBASET的支持者还认为更新版本将很快达到20 Gbps和40 Gbps的速度。

但无论谁赢得把这场汽车高速网络标准的竞赛,都有可能获得意外的收获,这将为支持新标准的数百万新的连接芯片、网关和控制器创造巨大的市场空间。

灵活性最终可能是决定因素。但传统的CAN和LIN网络不可能很快被放弃。

业内人士表示,“CAN总线将用于非常基本的东西,而LIN将控制喇叭或闪光灯,因为那些芯片非常便宜。而新的高速以太网或HDBASET网络都必须与这些系统向后兼容。”

此外,由于目前自动驾驶车辆上使用的各式各样传感器还处于技术更新周期,这些传感器并非一定成为未来的主流配置。而新的高速网络还必须考虑如何兼容这些传感器部件。

“我去了两家汽车制造商,我得到了三种不同的意见”关于他们想要什么样的系统,有业人士表示,“他们都想要一个高速网络。”

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