干货 | 新一代车载网络：以太网的挑战及解决方案

随着汽车智能化、网联化的演进，处理器的运算能力和硬件高速发展，越来越复杂多样的电子系统进入车内，车内ECU数量、数据交互量呈几何级增加，这对车载网络带宽提出了更高的要求。车内通信在满足摄像头、传感器、影音视频的传输的同时，要求在大量数据传输的情况下，控制指令依然可以及时、准确地到达执行方。

汽车要通过汽车总线来传递来自摄像头、传感器等不同ECU（电子控制单元）之间的信息交互，其作用相当于人体的神经系统。

因此，如果把传统的CAN\\LIN总线比作古代官道、马车，在生产力发展不充分的时代，可以满足经济发展的需求，那么车载以太网(Ethernet)就像高铁、高速公路，在生产力获得极大解放的现代，将逐渐成为汽车“新四化”下车载网络的必需品。

以太网有哪些优势

总线系统也称为车载网络系统，与整车的E/E架构强相关。在选取总线类型的时候，主要有以下几点考虑因素：

满足系统功能行驶所需的带宽、实时性、可靠性

容易布置，以减低线束重量与成本

容易扩展，以方便车型改款

收发器及协议栈成本较低

几种典型高速总线的优缺点如下：

综合以上因素，当前主机厂较广泛的用法是高低速的不同总线类型搭配，例如CANFD（2/5/8Mbps成本低，实时性高）、以太网（100/1000Mbps，实时性无法保证）等同时使用。

为什么以太网越来越重要

一方面，总线技术作为一种底层技术，主要为上层的电子电气架构服务，其发展取决于电子电气架构的发展。

全球最大汽车零部件制造商博世认为，电子电气架构将依次经历传统的分布式、域控制器、中央处理器三个阶段的逐渐发展。从各个模块相互独立，到功能集成，再到域控制器，再到中央控制器，最终到达云计算。

而现阶段，电子电气架构主流是整车融合的域控制器，同时基于计算能力划分区域计算平台的提出，也为电子电气架构提供了新的方案。

另一方面，汽车智能化、网联化的提出，要求智能驾驶内部的传感器数据更快地送到域控制器，车内域控制器也提出了与云平台直接交互的需求。

电子电气架构衍进的新要求，以及智能网联汽车对数据传输提出的新挑战，都决定了传统的总线技术（以CAN/LIN为代表）无法满足某些特定域的信息传输及主干网大规模的信息交互。

因此，随着域控制器、区域计算平台的落地，主流OEM均在主干网、ADAS等网络中应用以太网。

以太网的主要问题或风险是什么

由于车内通信需要连接不同的通讯模块，如何保证各模块间能够遵循一致的协议，以实现正常通信，成为产品开发过程中的重要环节之一。

通俗来说，不同的通讯模块的开发由不同厂商完成，为了保证彼此间能够实现正常通信，国际标准化组织开发了七层协议模型，只有彼此都按协议来开发才能保证正常通信。就好比不同国家的人，语言不互通，因此规定使用一种通用的语言，保证彼此的交流。

但由于每个开发者对标准协议的理解不同，而实现过程又可能出现各种问题，因此，绝对忠实于协议标准的实现几乎不存在。同时，由于当今技术和产品更新迭代非常快，产生了大量新的协议、标准和规范，给通信一致性带来了更大的挑战。

以太网也不例外，车载以太网在解决了“物理层”的EMC问题后，主要的问题来到了“协议层”。以太网协议贯穿OSI的一层到七层，协议较传统的CAN/LIN复杂很多，一致性的要求尤为重要。

当前七层协议在车载中的应用情况如下：

如何验证以太网能否应对上述问题

针对不同的控制器各层配置、机制不同，导致无法通讯的问题，需要通过通信一致性测试形成闭环机制，使得不同控制器可以按照统一的规则进行信息交互。当前一层到七层的测试主要使用OPEN ALLIANCE的TC8测试规范实现。

针对诊断、刷写与诊断仪之间的匹配性，需要通过诊断、刷写的一致性测试保证功能可靠实现。

针对不同控制器在协调休眠的过程中出现的问题，需要通过网络管理的一致性测试。

针对网关类控制器，需要将信息从一个网段转移到另一个网段的，需要通过路由的一致性测试。

以太网的测试依据什么标准或规范

ECU单元级测试，针对基础通信，OPEN Alliance 发布了TC8测试规范，AUTOSAR发布了针对TCP/IP的测试规范；针对AVB技术，Avnu Alliance发布了Test Plan；针对DoIP，ISO发布了测试规范草稿，但未形成正式标准。

为帮助客户应对电子电气架构新的发展阶段下的各种车载通信挑战，广电计量建立了专门的车载总线实验室，可提供针对CAN/LIN/Ethernet的测试，覆盖诊断、刷写、通信、路由、性能、网络管理六大类，满足零部件级别、台架级别以及实车级测试需求。在车载网络迅速迭代的背景下，为整车总线开发提供全寿命周期测试，帮助企业以更高的效率、更低的成本、更充足的信心完成产品开发。

服务优势

01

测试能力全

可提供覆盖通信、诊断、路由、刷写、网络管理等底层的大部分模块测试。

02

适配性开发

可根据不同主机厂的测试用例需求，针对性地设计测试用例脚本实现自动化。

03

服务方式灵活

具备灵活的服务方式，满足企业在不同发展阶段的总线测试需求，并可为客户提供培训、咨询与工程服务。

全国业务咨询电话：400-602-0999

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广州广电计量检测股份有限公司（股票简称：广电计量，股票代码：002967）是原信息产业部电子602计量站，现已发展成为一家全国布局、综合性的国有第三方计量检测机构，于2019年11月8日登陆中小企业板，是广州无线电集团旗下第三家A股上市公司。广电计量专注于为客户提供计量、检测、认证以及技术咨询与培训等专业技术服务，在计量校准、可靠性与环境试验、电磁兼容检测等多个领域的技术能力及业务规模处于国内领先水平。

文：刘尚、李梓熙

编辑：冯正璋

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