车载以太网基础知识解析

1、以太网常见缩略语

1）1TPCE = One (1) Twisted Pair 100 Megabit (C = century = 100) Ethernet
1对双绞线 100M以太网
2）RTPGE= Reduced Twisted Pair Gigabit Ethernet
简化版双绞线千兆以太网
3）GEPOF = Gigabit Ethernet Over Plastic Optical Fiber
基于塑料光纤的千兆以太网
4）100BASE-T1 = 100 Megabit Baseband One Pair
100M以太网（1对双绞线）
5）1000BASE-T1 = 1 Gigabit Baseband One Pair
1000M以太网（1对双绞线）
6）1000BASE-RH = Gigabit Ethernet Over Plastic Optical Fiber
基于塑料光纤的千兆以太网
7）OPEN / OPEN Alliance = One Pair Ethernet Network Alliance
单对以太网网络联盟
8）OABR = (OPEN Alliance) BroadR-Reach
100BASE-T1的早期名称，当时IEEE没有参与，开放联盟将Broadcom的BroadR-Reach技术引入汽车领域；
9）TSN – Time sensitive Network
时间敏感网络
10）AVB – Audio/Video bridging
音视频桥接技术

2、什么是100BASE-T1

100BASE-T1 是在现有的以太网技术基础上进行的整合。
1）IEEE 100BASE-TX

• 双单工通讯
• MLT-3（多级传输）- ＞125Msps（百万抽样/秒）65~80MHz带宽）
• 两对双绞线
• 无纠错编码
• DSP中没有回音和串扰消除技术
• 决策反馈均衡技术（DFE）
  

2）IEEE 1000BASE-T

• 全双工通讯
• 4D-PAM5 - ＞125Msps（百万抽样/秒）65~80MHz带宽）
• 四对双绞线
• 部分响应传输滤波器
• 纠错编码的附加级别
• DSP中有回音和串扰消除技术
• 决策反馈均衡（DFE）
  

3）IEEE 100BASE-T1

• 全双工通讯
• PAM3 - 66.7Msps（百万抽样/秒）27MHz带宽
• 单对双绞线
• 回音消除技术
• 决策反馈均衡（DFE）
  
  

3、 以太网VS传统总线

3.1 交换机式网络通信

图：CAN与以太网通信方式对比

1）传统总线上所有节点都连接到同一个传输媒介中；例如一条CAN总线上就可以挂多个终端节点（ECU），同时该CAN总线上的电信号还会影响到挂在此总线上的所有终端节点，我们一般会把CAN称为CAN Bus 或 CAN Network。

2）以太网是交换机式(Switched Network)通信方式，交换机式通信指的是所有的终端节点都要通过交换机才能连接到一起，所有传递的信息都需要交换机进行转发。交换机式通信中一条网线上只能在两个端口相连，没有分叉。所以我们一般不说以太网总线，而是说以太网网络(Ethernet Network)。

3.2 连接网络–IP与MAC

3.3 信号与PDU（协议数据单元）

4、车载以太网的应用

4.1 鸟瞰影像视图 - 高速连接

1）Broadcom BroadR-Reach，100 Mbit / s，全双工，双绞线

• 代替昂贵的屏蔽线束
• 双向通讯

2）利用高带宽
3）基于MAC的视频流，且时序要求严格
4）ADAS功能增强（附加摄像头、毫米波雷达、激光雷达等）

• 高分辨率和帧频，压缩少
• 需要1000Mbit/s及以上的传输速率
  

以太网视频高速传输
4.2 以太网作为车内网络主干网

未来的汽车总线将由以太网将取代CAN总线成为主干网，而子网将是由若干域控制器（Domain Controller）组成。

为每个功能域设置一个域控制器，各个域内部的系统互联仍可使用CAN和FlexRay通信总线。不同域控制器之间则通过更高性能的以太网作为主干网络进行连接，并通过以太网网关实现数据交换，进而共同构成基于域控制器的E/E 架构。

4.3 车载以太网用于电力传输

以太网供电技术POE （Power Over Ethernet）是一种可在双绞线传输数据的同时为连接的终端设备供电，省去了终端外接电源线，降低了供电的复杂度。

POE标准供电系统的主要供电特性参数为：

1）电压在44~57V之间，典型值为48V。

2）允许最大电流为550mA，最大启动电流为500mA。

3）典型工作电流为10 ~ 350mA，超载检测电流为350~500mA。

4）在空载条件下，最大需求电流为5mA。

5）为PD（Power device）设备提供3.84~12.95W五个等级的电功率请求，最大不超过13W。

4.4 车载以太网无线功能

无线功能是车载以太网的另一个优势，WiFi也有专供汽车使用的变体 – WAVE（汽车环境无线存取功能）；车载以太网的引入无疑将成为助推无线通讯技术WAVE引入汽车领域的最佳催化剂，这就为实时通讯情况下的音视频和高清地图的实现提供了物理基础，同时也为V2X技术的应用提供了更多的想象空间。

参考资料：

1. Overview on Automotive Ethernet - Vector