车载以太网引来开发热

        不久前，麦瑞半导体(Micrel)和美满电子(Marvell)科技推出全球首款用于车载网路的标准以太网实体层器件(http://www.eepw.com.cn/article/137383.htm)。车载以太网的优势是什么？为何两家公司能够率先开发出来？

　　问：车载以太网连接面临着哪些挑战?为什么汽车不能使用“传统的”以太网帧?

　　答：在汽车行业中，以太网已经逐渐成为车载自动诊断系统 (OBD)的首选接口。自 2008 年起，多种车型开始采用以太网。以太网可提供高于传统汽车总线的带宽速度，从而将软件下载时间从传统方式下的数小时缩短到现在的几分钟。随着标准化 IP 诊断接口使用范围的扩大，以太网的使用范围也将随之扩大。正如 ISO 13400 标准所规定的，使用以太网作为物理层。

　　麦瑞(Micrel)公司自 2008 年发布市场上首款符合 AECQ-100 标准的以太网设备以来，已经推出了 9 款不同的设备，包括从单端口 PHY 和 MAC/PHY 控制器到多端口切换解决方案。

　　挑战

　　以太网在汽车行业的应用趋势还被延续到了下一代信息娱乐和驾驶辅助系统 (ADAS) 上。这些最新的基于以太网的应用要求与目前部署的车载诊断系统明显不同，体现在两个方面：

　　1. 这些应用需要在汽车行驶时运行，而且要满足汽车制造商的 EMI(电磁干扰)要求。
　　2. 这些应用是实时的。

　　电磁干扰 (EMI)

　　鉴于以太网要在汽车行驶时能够支持所有应用的运行，它必须完全符合汽车制造商的电磁干扰规范。使用屏蔽线缆可以减少车内的辐射，但却不太受欢迎，因为它的生产成本较高且非常复杂。因此，我们的最终目标就是使用非屏蔽线缆支持标准以太网的运行，并且还要符合汽车制造商的电磁干扰要求。现在，线缆的成本已经大大降低。在保持与所有其他标准以太网设备的互操作性情况下，降低成本达 80%。然而，人们常常认为，在标准以太网中使用非屏蔽线缆并符合汽车制造商的电磁干扰要求是不可能的。这一看法在 2012 年 9 月 4 日发行的《日经汽车技术》(Nikkei Automotive Tech Day) 以及麦瑞公司 (Micrel) 和美满公司 (Marvell) 在 2012 年 9 月 12 日共同发布的新闻稿中被证实是错误的。

　　麦瑞公司和美满公司成功地推出了运行方案，并且实现了互操作性。这些 PHY 是基于 IEEE 标准的，也基于 IEEE 802.3 标准。

　　实时

　　以太网的实时性能得益于必要的服务质量 (QoS)，而服务质量是通过使用 IEEE 视频音频桥接 (AVB) 规范来保证的。视频音频桥接系统基于以下三个规范：

　　1) IEEE 802.1as 时间同步规范
　　2) IEEE 802.1Qat 流预留规范
　　3) IEEE 802.1Qav 视频音频桥接排队和转发规范

　　时间同步对于以太网中视频和音频流的质量是至关重要的。IEEE 802.1as 利用特定的精确时间协议 (PTP) 数据包提供网络和普通系统时钟源的同步。网络中被认为是时间感知桥梁的节点将基于主时钟源与相邻节点交换的一系列 PTP 同步消息从网络中提取时钟。

　　IEEE 802.1Qat 流预留规范允许为使用流预留协议 (SRP) 的特定流量方案预留网络带宽和缓冲区资源。IEEE 802.1Qav 视频音频桥接排队和转发方式是通过将流量分流到等时(时间关键)和异步(非时间关键)数据包中，以及采用 IEEE 802.1p 中规定的优先级来实现的。随后，出口端口缓存区被分隔为两个或更多个队列，每个队列分配一个特定优先级。等时数据包的优先级最高，而异步数据包的优先级最低。基于信用量的流量整形器被用以掩盖视频数据中的“断点”。