汽車車載以太網的案例
康謀產品 | 車載以太網：智能汽車通信的加速器
摘要：
在智能汽車技術飛速發展的今天，車載網絡已成為汽車智能化的重要基礎。想象一下，如果汽車的每個部件都是一個信息節點，它們之間需要即時、準確地交換大量數據，那么一個高速、高效的網絡就成為了必不可少的基礎設施。這就是車載以太網技術的用武之地。
一、車載以太網
1、車載網絡的演變與挑戰
汽車電子電氣架構的演化始終圍繞著強有力的通信架構和整車級計算平臺展開。從LIN總線的簡單通信到CAN總線的高效數據交換，再到FlexRay、MOST等高速傳輸技術的應用，汽車通信技術不斷突破。然而，隨著智能駕駛、車聯網等技術的快速發展，車載網絡面臨的挑戰也日益嚴峻。數據量的激增、傳輸速率的需求以及對實時性的更高要求，都對車載網絡提出了新的挑戰。
2、車載以太網的新篇章
為了應對這些挑戰，10GBase-T1標準于2017年立項，并于2020年正式發布。這一標準支持以2.5 Gbit/s、5 Gbit/s、10 Gbit/s的對稱速率傳輸數據，與前代的100 Mbit/s和1 Gbit/s的技術相比，Multi-G技術提供了更高的速率和更大的香農容量。這意味著更快的數據傳輸速度，也意味著更強的抗干擾性能和更高的安全性能。
10GBase-T1采用了STP（Shielded-Twisted Pair，屏蔽雙絞線）線纜，相較于傳統的UTP（Unshielded-Twisted Pair，非屏蔽雙絞線）線纜，STP線纜的屏蔽層大大增強了抗干擾性能。此外，10GBase-T1在信道算法方面也進行了創新，采用了PAM4的調制格式，提高了單位頻率下的信噪比，使得系統可以采用更高的調制階數。
二、NETLion 10G
在此趨勢下，康謀帶來了NETLion 10G，是一款專為2.5/5/10GBASE-T1網絡設計的開發工具。
展開 車載通訊系統：車載以太網的協議簇泛讀
BroadR-Reach技術是一種汽車專用的以太網標準，車載以太網與傳統以太網最大的不同就是PHY的不同，專用汽車的PHY（收發器芯片）實現了在一對非屏蔽雙絞線（UTP）上能夠進行雙向傳輸，提供100Mbit/s 及更高的寬帶性能，并進行了優化處理以滿足車載EMC要求。與此同時，保留了標準的IEEE MAC接口，用于支持AVB、TCP/IP、DoIP等多種協議或應用形式。
科普 | 車載以太網入門介紹
寫在最后
隨著智能汽車的發展，相信車載以太網將會更加廣泛地應用。但同時我們應該注意，傳統以太網已經發展多年，車載以太網也已經應用了十多年。這期間積累的各式協議和規范浩如煙海，我們作為汽車工程師要去熟悉每份協議實屬困難。
也許我們可以從抽象的高層次去理解車載以太網，然后再根據各自的具體需求再有針對性地查閱相關具體的協議。例如對如業務應用的算法工程師來說，也許了解下SOME/IP協議就足夠了，底層的IP協議、MAC協議等對于上層應用不可見，無需多花時間。而這也是以太網分層協議的初衷。希望這篇文章能夠拋磚引玉，幫助大家勾起生活中對以太網的常識，同時對車載以太網有所初識。
展開 科普 | 車載以太網入門介紹
以太網技術著重分層思想，例如底層使用百兆以太網還是千兆以太網，并不影響其上層的TCP協議，這就為平臺化提供了良好的土壤。高端車型和入門車型可以方便的在某一層替換，而不影響其他層的應用。
車載以太網與家用以太網
既然以太網這么多成熟的技術可以借鑒，那是不是把我們家里的路由器和網線往車上一裝就完事了？那顯然不是。汽車作為工業皇冠的明珠，具有很多獨特的要求。而家用以太網和車載以太網主要有這些差別：
1. 物理連接魯棒性。
家里用的電腦和網線等都處于穩定狀態，動來動去的機會不多。但是汽車本身的使用環境就要求了車載以太網連接必須皮實，能耐振動、耐腐蝕、抗高低溫和抗電磁干擾等。
圖4:家用與車載以太網的連接器對比
2. 物理線束重量和成本敏感度。
家用以太網常用的RJ45接口需要用8根線來傳輸。但是汽車對線束的重量和成本都很敏感。車載以太網一般都基本采用帶T1的標準，如IEEE 100BASE-T1、IEEE 1000BASE-T1，使用一對雙絞線共兩根線進行數據傳輸。
圖5:家用與車載以太網的線束對比
3. 網絡管理。
家里的路由器一般插上電就一直在工作，而電腦等終端設備可以采用Wake on LAN來進行網絡喚醒。但是車上的電量異常寶貴，以太網網絡拓撲也較復雜。因此車載以太網需要更為完善復雜的網絡管理機制來保證各個節點正確地休眠喚醒。
4. 時間/丟包敏感度。
大家上網看視頻或者用手機打游戲的時候遇到網絡卡頓或者丟幀的情況，雖然不爽，但也算可以接受。
展開 
知薦 | 一文熟悉車載以太網
標準
在車載網絡方面，玩家是很多的，也推出了各自的標準，如下：
其中OPEN Alliance和電氣與電子工程師協會（IEEE）制定的標準是車載以太網領域比重最大和應用最廣泛的，例如我們熟知的100BASE-T1和1000BASE-T1。
自1980年以來，IEEE一直負責以太網的維護、開發和標準化。盡管各個公司都可提供專有的以太網解決方案，但大多數時候公司都會交給IEEE進行標準化以確保更廣泛的應用。802工作組則專門負責以太網，因此，所有與以太網相關的標準都以802開頭（例如，IEEE 802.1，IEEE 802.2，IEEE 802.3等）。
OPEN Alliance SIG是由汽車制造商和供應商組成的聯盟，目的是促進以太網在汽車工業中的進一步發展。OPEN Alliance SIG與IEEE合作，將汽車以太網轉換為通用標準。就目前的車載以太網標準方面，主流標準的是如下幾個，目前主要是第二個100BASE-T1：用單對雙絞線實現100Mbit/s的數據傳輸，走的靠前的OEM則使用更快的千兆以太網。
車載以太網的網絡分層和拓撲
OSI七層網絡模型（OSI=Open Systems Interconnection）是互聯網發展過程中一個很重要的模型。OSI是一個開放性的通信系統互連參考模型，其含義就是建議所有公司使用這個規范來控制網絡。只有統一通信規范時，才能實現真正的互聯化。
展開 車載以太網開發咨詢服務
概述
伴隨著汽車電動化、網聯化、智能化、共享化發展，車輛電控系統規模和復雜度日益增加，車內信息傳輸需求日益膨脹。繼傳統CAN、LIN、Flexray網絡之后，近年來以太網這種全球使用的網絡技術已經逐漸在車輛系統中得以應用，它為車內音視頻流、大數據包等提供了快速可靠的傳輸途徑，廣泛應用于信息娛樂系統、ADAS領域和主干網。車載以太網技術還在發展，10M、10G新型車載以太網物理層技術、時間敏感型網絡（TSN）等新技術不斷涌現。
經緯恒潤攜手國外專業公司，為國內客戶提供車載以太網開發及測試咨詢服務。針對不同的客戶需要提供定制化咨詢服務。
以太網咨詢服務
針對OEM 以及供應商，經緯恒潤可提供針對于量產項目的開發及測試咨詢服務。
該方案具有以下特點：
? 車載以太網相比傳統網絡，難度大，復雜度高，具備量產項目經驗的服務提供商能幫助客戶更好地完成網絡開發及測試，滿足車型開發要求
? 始終走在國際前沿的服務提供商，不僅滿足當前需求，更考慮客戶長遠規劃，讓您的技術永不落伍
? 經緯恒潤多人團隊的本地化支持，借助測試工具，能為客戶提供全面周到的本地化服務
經緯恒潤作為長城汽車、吉利汽車、北汽新能源的第三方測試實驗室，繼北京之后，也陸續在上海、長春、深圳等多地建立了實驗室，為客戶提供更便利的本地測試服務。
展開 一網打盡車載以太網之SOME/IP(上)
即其位于應用層，有自己的通用協議層來處理更具體的操作及應用；
over IP
它也是一個基于以太網的協議。它使用類似的硬件接口，確保高達 100Mbps 的帶寬。同時數據通過中間件（即應用層）通過網絡電纜使用 TCP/IP 或 UDP 協議進行通信。
當客戶端需要來自服務器的數據時，它可由客戶端使用 TCP 協議進行請求。如果服務器必須將數據傳送給所有活動的訂閱者，則可通過 UDP 協議傳輸。UDP 協議上的數據通信可以是單播、多播或廣播。
如下圖1所示，就十分清晰地展示了SOME/IP在車載以太網協議棧中的位置以及與其他模塊的關系：
圖1 SOME/IP 與車載以太網協議棧關系
那么在AUTOSAR協議棧中，SOME/IP協議又處于一個什么樣的位置呢？如下圖所示：
如上圖可知，SOME/IP協議涉及到與RTE，COM，PDUR以及SOAd這些AUTOSAR標準模塊的交互，而用于服務發現的SOME/IP-SD則涉及到BswM，SD以及SoAd模塊的交互。
SOME/IP協議與各個模塊的交互關系會在后續文章講到，提及于此讓大家對SOME/IP協議與AUTOSAR協議棧的關聯有個整體概念，此文中不做過多展開。
SOME/IP 最初是作為另一種 RPC 機制開發的，以確保與 AUTOSAR 設備的兼容性并提供汽車用例所需的最大功能，同時它也是專為ECU間客戶端-服務器序列化而設計的網絡層協議。
目前，該協議可以在多種不同的操作系統上實現，包括 AUTOSAR、OSEK 和 GENIVI。
展開 車載以太網的防火墻
典型的區域劃分比如有車聯網與車載網絡的劃分，以太網與CAN-FD的劃分，算力平臺與傳感器的劃分等。
有了不同的區域劃分，那么跨區域的訪問或者通訊就需要有相應的控制約束，才能實現安全。當然在網絡中，要控制的不是熊熊烈火，而是滾滾的數據流量。
圖1：防火墻概念圖
傳統CAN或者LIN等通訊機制簡單，應用防火墻技術顯得比較雞肋。只有在車載以太網上數據量大、情況復雜的網絡場景下才值得用防火墻來保護。同時，防火墻技術的底層支撐是相應的軟硬件資源，電子控制器必需具備一定的計算能力才能應用防火墻技術。
隨著汽車智能化和網聯化的發展，汽車網絡信息安全的重要性越來越明顯。車載以太網的應用日益廣泛，控制器的計算能力也日益強大。此時，源自傳統互聯網的防火墻技術，無疑是汽車網絡信息安全的一枚重要武器。
車載以太網防火墻部署
上文提到，防火墻的位置部署與區域隔離息息相關。因此，在介紹防火墻之前，我們先簡單介紹下車載以太網的區域劃分。
如下圖2是一種典型的車載網絡架構，主要由幾個關鍵功能域控制器及其下屬的傳感器和控制器組成。域控制器及其相關控制器組成一個虛擬局域網（VLAN），然后通過以太網連接到中央網關（GATEWAY）上。而中央網關作為車載以太網的重要節點，主要體現在：
1. 作為局域網之間溝通的路由器（Router），溝通各個車載本地網絡，如下圖的ADAS域與Powertrain域之間的通信。
2. 作為車內、車外網絡的分界線。例如下圖中Connectivity區域通常包含Tbox, WLAN、 藍牙等無線連接器件，也是通過中央網關與車內網絡脫開。
展開 一文入門車載以太網，吐血整理! 不看可惜！
來源 | ADAS與ECU之吾見
前言
近些年來，隨著為了讓汽車更加安全、智能、環保等，一系列的高級輔助駕駛功能噴涌而出。未來滿足這些需求，就對傳統的電子電器架構帶來了嚴峻的考驗，需要越來越多的電子部件參與信息交互，導致對網絡傳輸速率，穩定性，負載率等方面都提出了更為嚴格的挑戰。
除此以外，隨著人們對汽車多媒體以及影音系統的需求越來越高，當前雖已有各式各樣的音視頻系統，可隨著汽車電動化進程的加速推進，手機控制車輛以及彼此交互的場景不斷擴大，可以想象未來聯網需求只會不斷拓展，無論是車內還是車外的聯網需求都不約而同的提出了更多網絡帶寬的重要性。
為此，車載以太網應運而生。首先以太網的首要優勢之一在于支持多種網絡介質，因此可以在汽車領域進行使用；同時由于物理介質與協議無關，因此可以在汽車領域可以做相應的調整與拓展，形成一整套車載以太網協議，該協議將會在未來不斷發展并長期使用。
今天，我們來一起探索車載以太網協議的基本面貌。
展開 車載以太網之SOME/IP-SD專題篇
為了便于大家理解，以下是本文的主題大綱：
通過之前的文章《一網打盡車載以太網之SOME/IP(上)》與《一網打盡車載以太網之SOME/IP(下)》中
我們了解到了SOME/IP協議的基本組成與SOME/IP的具體工作過程，同時也提到了SOME/IP-SD在SOME/IP協議中所扮演的重要角色：發現服務與訂閱服務。
鑒于SOME/IP-SD的重要性，本文將著重講解下SOME/IP-SD的幾類Entry Type的具體定義說明，SD報文的發送與接收流程，SD的狀態機解析，讓大家對SOME/IP-SD協議有個更為清晰的了解與認識。
SD Entry Type總結
Service Entries 通用需求
Service Entry使用的Type ID為0x00，0x01，使用的Entry報文格式為Format Type 1，其中Service Entries包含FindService，OfferService，StopOfferService三種。
如下圖1所示展示了Serve Entries的通用需求，該需求是針對接下來要講述的FindService，OfferService，StopOfferService的共性需求。
展開 技術分享 | 車載以太網技術的深度解析與核心應用
隨著汽車智能化、網聯化的發展，傳統車載網絡如CAN、LIN等已無法滿足日益增長的數據傳輸需求。車載以太網憑借其高帶寬、低延遲和標準化優勢，正成為新一代汽車電子架構的核心通信技術。
本文將系統介紹車載以太網的技術特點、技術細節，并解析康謀(Keymotek)在該領域的創新產品和解決方案。
一、車載以太網概述
車載以太網(Automotive Ethernet)是專為汽車環境設計的以太網技術，在傳統以太網基礎上進行了汽車級適應性改造。它采用單對非屏蔽雙絞線實現高速數據傳輸，同時滿足汽車行業對電磁兼容性、溫度范圍和可靠性的嚴苛要求。
與傳統IT以太網相比，車載以太網具有以下特點：
（1）物理層優化：采用單對雙絞線(如100BASE-T1)而非四對雙絞線；
（2）滿足汽車EMC要求：更強的抗干擾能力；
（3）支持時間敏感網絡(TSN)：確保關鍵控制指令的實時性；
（4）工作溫度范圍更廣：-40°C至+125°C；
（5）輕量化設計：減少線束重量和復雜度。
二、車載以太網的重要性與必要性
車載以太網作為智能汽車數字化轉型的核心基礎設施，其應用不僅是技術演進的選擇，更是行業發展的必然要求。下面將從帶寬、架構、實時性、成本及未來擴展五個關鍵維度，解釋其重要性與必要性。
（1）高帶寬需求驅動
智能駕駛與傳感器融合：L3及以上自動駕駛需要處理大量傳感器數據（攝像頭、激光雷達、雷達等），傳統總線（如CAN、LIN）帶寬不足（CAN最高僅1 Mbps），而車載以太網可提供1 Gbps甚至10 Gbps的帶寬，滿足實時數據傳輸需求；
高分辨率信息娛樂系統：4K/8K屏幕、AR-HUD、多屏互動等依賴高速網絡，以太網支持多媒體數據的低延遲傳輸。
展開 
車載以太網技術發展與測試方法
近年來，隨著汽車技術的發展，汽車電子產品數量逐年增加，復雜性日益提高，車內IC增長率已超越所有其他的電子領域。現在，越來越多的汽車需要配備高級駕駛輔助系統 （ADAS）、車載信息娛樂系統（IVI），大量流媒體數據的傳輸要求總線具備更高的傳輸能力。隨著無人駕駛技術的發展，汽車需要配備更多的攝像頭、雷達等傳感器，這此感知系統會采集到大量的數據，要將這此數據快速完整地傳輸到計算處理單元，并及時地做出響應，也對總線的數據傳輸能力和可靠性提出 了非常高的要求。
面對汽車發展的趨勢，對汽車電子總線的要求也越來越高，需要汽車總線具備更高的數據傳輸能力，汽車電子單元的復雜件要求汽車總線具備開發架構， 可擴展、支持更多的系統和設備通信，同時要成本更低、抗干擾能力更強、通信更安全，最好可利用現有成熟的總線技術。基于這些考慮，以太網技術進入了人們的視線。但傳統的以太網主要應用于工業和消費級領域，汽車電子環境更為嚴酷，應力條件和EMC要求更高，因此傳統的以太網技術在汽車中并不適用。為了解決這些問題，車載以太網應運而生，具備更高的傳輸速率 （100 Mb/s & 1000 Mb/s），適應嚴苛的汽車電子應用環境（溫度、應力、復雜電子環境），成本更低、質量更輕，高可靠性、低功耗，低電磁輻射、滿足特定EMC標準。
2008年，BMW第—次將100Base-T應用到車載診斷系統（OBD）。2011年，博通推出了BroadR-Reach車載以太網技術，實現以太網從OBD應用到車載網絡的過渡。2011年11月，由博通、恩智浦、飛思卡爾和哈曼國際發起的OPEN聯盟（One-Pair Ethernet Alliance）成立，旨在推動將基于以太網的技術標準應用于車聯網中。
展開 輕量、便捷、高效—經緯恒潤AETP助力車載以太網測試
隨著自動駕駛技術和智能座艙的不斷發展，高帶寬、高速率的數據通信對主干網提出了穩定、高效的傳輸要求，CAN(FD)\LIN已無法充分滿足汽車的通信需求。車載以太網作為一種快速且擴展性好的網絡技術，已經逐步成為了汽車主干網的首選。此外，為了滿足車載網絡日益復雜的通信需求（時延、抖動、Qos需求），越來越多的協議被使用，如DDS、TSN等，隨之而來的則是更多新技術的測試驗證需求。
經緯恒潤自主研發的車載以太網AETP（Automotive Ethernet Test Package）測試套件覆蓋全面，滿足車載以太網各個協議棧的測試需求，使用簡單且擴展性好，有助于提高測試質量、縮短測試周期。
AETP歸屬于經緯恒潤INTEWORK產品線，是基于測試軟件INTEWORK-TAE開發的車載以太網測試套件。AETP測試范圍覆蓋全面，既能夠完成TC8 V3.0國際標準測試，也能夠滿足主機廠自定義的車載以太網測試需求；AETP擁有輕量化的測試環境、便捷的操作模式以及高效的二次開發環境等特點，具有廣泛的應用場景。同時，隨著車載以太網技術不斷發展，經緯恒潤AETP也基于以往版本的基礎上，不斷進行更新迭代，滿足新興的AVB/TSN、DDS測試、服務接口測試等需求。
經緯恒潤于2013年開始以太網車載業務的技術預研和布局。目前，車載以太網團隊已經為五十余位客戶提供了開發及測試咨詢服務，助力整車廠實現高效、可靠的產品測試。未來，經緯恒潤將繼續緊跟智能駕駛行業發展趨勢，聚焦智能化和網聯化技術變革，持續創新，為汽車行業發展貢獻自己的一份力量！
展開 車載以太網一致性測試套件INTEWORK-TAE AETP
概述
致力于車載以太網ECU級協議一致性測試，經緯恒潤自主研發了自動化測試套件AETP（Automotive Ethernet Test Package）。AETP歸屬于經緯恒潤INTEWORK產品線，基于自研測試軟件INTEWORK-TAE開發。
覆蓋全面的車載以太網輕量化測試工具
AETP目前覆蓋車載以太網以下測試內容，可歸為TC8標準測試和主機廠自定義測試兩類（診斷、AVB、系統通信）：
AETP的Layer 3-7測試不需要復雜硬件配合使用（網關路由例外），避免了外接測試設備不便移動的問題，降低了價格成本。Layer 1的TC8百兆/千兆物理層IOP測試，需配合經緯恒潤自研的TESTBASE-EIOP測試設備使用。
測試系統由PC、Converter（通用轉換設備）、AETP測試套件及測試線纜組成。PC安裝有AETP測試套件，測試套件調用PC的有線網卡發送和接收測試數據。通過Converter實現PC與DUT的100/1000Base-T1的物理層協議轉換。
便捷的測試執行
TC8等測試規范中定義了大量的測試輸入參數，需要充分理解測試用例才能明確具體含義和配置方式。開發人員基于豐富測試經驗，優化了測試參數配置，有效地降低了測試難度。
用戶完成參數配置后，選擇并運行單項測試用例或者測試用例組，即可自動完成對應測試并生成測試報告。
豐富的測試結果展示
測試報告可根據需求生成多種格式。AETP測試報告詳細上傳了每一步驟的期望結果與實際測試結果。如果某個測試用例樣件測試失敗，通過測試報告能夠清晰判斷該測試用例通過的要求以及失敗的原因，幫助測試人員快速明確問題點。
展開 RTaW—基于車載以太網TSN的下一代E/E架構設計優化工具
圖7 整體架構擴展性評估
架構綜合評估
以上介紹了基于已有的網絡拓撲如何進行面向未來的汽車電子電氣架構設計，特別是分析了網絡的可擴展性以應對未來的需求。下面我們來總結一下，對于通過擴展已有核心網絡拓撲來設計未來網絡架構，需要考慮四大方面：
- 核心拓撲的設計
- 對拓撲的限制需求
- 電腦輔助設計，基于RTaW-Pegase對不同大量場景進行測試評估優化
- 網絡的安全性和可靠性（RTaW-Pegase同樣支持）
3 結語
面對汽車電子電氣架構設計優化需求，系統復雜性、擴展性、時間和成本效率等是關鍵的驅動因素。可以預見，計算機輔助網絡分析軟件將大大推動面向未來的研發進程。
RTaW-Pegase是法國國家信息與自動化研究所（INRIA）下屬公司RTaW的產品。該公司主要為汽車等領域的企業提供時間仿真和配置工具。RTaW-Pegase（V4.2.7）全面支持CAN（FD）、車載以太網以及TSN協議的設計仿真及性能評估。該軟件功能強大且使用便捷，ZeroConfig功能可根據用戶輸入一鍵式自動完成車載以太網TSN協議參數配置工作，優化TSN網絡拓撲以及調度機制。不斷新增的功能也將在更廣的范圍內支持車載網絡全網時間分析及優化。
經緯恒潤持續關注車載以太網國際新趨勢，為客戶提供各類優質先進的車載以太網相關工程咨詢服務，涉及車載以太網設計、AVB/TSN量產應用、SOA架構、網絡安全設計和測試等多個領域。RTaW兩年前由經緯恒潤引入國內，是該公司在中國的重要合作伙伴。恒潤已為國內多家知名汽車企業提供了基于RTaW-Pegase產品的車載以太網TSN設計工程咨詢服務，更多資訊請訪問經緯恒潤官網或官微。
[1]O. Creighton, N. Navet, P. Keller, J.
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