以太網供電技術的案例
技術分享 | 車載以太網技術的深度解析與核心應用
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
2014年，BMW-X5成為首款采用BroadR-Reach以太網技術的量產車型。目前，眾多品牌車型上都使用了BroadR-Reach技術，如寶馬X3、X4、 X5、X6、i3、i8、6系和7系，捷豹XJ、XF，大眾帕薩特等。未來，將會有越來越多的量產車型采用車載以太網技術。
1. 車載以太網技術
1.1 車載以太網技術簡介
車載以太網是一種用以太網連接車內電子控制單元（ECU）的新型局域網技術。與普通以太網技術采用4對非屏蔽雙絞線傳輸數據不同，車載以太網是在單對非屏蔽雙絞線上可實現100 Mb/s甚至1 Gb/s的數據傳輸速率。相比普通的以太網，能夠更加適應車輛環境，滿足汽車行業對高可靠性、低電磁輻射、低功耗、帶寬分配、低延遲以及同步實時性等方面的要求。
1.2 車載以太網協議架構
車載以太網協議架構對應OSI參考模型，主要分為物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層，每一層都有各自的功能，車載以太網的協議架構圖和支持的應用協議及協議簇見圖1。
1.2.1 物理層與數據鏈路層
車載以太網的物理層采用博通公司的BroadR-Reach技術，源于100Base-TX及1000Base-T技術，由博通公司聯合恩智浦、飛思卡爾、哈曼國際等發起成立的OPEN聯盟（One- Pair Ethernet Alliance）進行推動，并成為開放的產業標準。
BroadR-Reach技術在—對UTP上全雙工傳輸100 Mb/s原始數據，傳輸距離可以達到5 m，因此，BroadR-Reach技術也稱為百兆以太網技術。
展開 UPS的主要技術參數及UPS供電方案介紹
模塊并聯供電
全部交流負載集中供電，由1臺模塊化并聯UPS供電
模塊化UPS包括：機架、可并聯功率模塊、可并聯電池模塊、充電模塊等
適合于中小型網絡、服務器群、辦公、儀表等應用場合
由機架、UPS功率模塊、電池模塊、配電系統組成
功率模塊配置為N+1冗余，減少了MTTR
共用輸入、輸出、并聯的電池系統、控制系統
N+1直接并聯冗余
適合于中大型網絡、數據中心、大樓集中供電、工業廠礦等應用場合
由直接并機的N+1臺UPS、電池模塊、配電系統組成
系統N+1冗余，可靠性高于單機UPS
易于擴容，維護便捷
是應用最為廣泛的方案
優點：
完善的鎖相同步技術保證多臺UPS直接并聯時可均分負載電流。
良好的擴容性能（N+1）
避免了“串聯”熱備份方式的缺點。
缺點：
對設備本身同步鎖相技術要求高
對設備制造技術要求高——輸出阻抗接近。
對逆變器輸出電壓調節性能要求高——分相調節
UPS必須同型號、同容量。
多臺并聯時，旁路也需增加“均流電感”
雙母線
解決單母線運行方式存在的單點“瓶頸”問題。進一步提高系統可靠性。系統配置復雜，投資大，安裝調試要求高。
展開 技術分享 | 車載以太網gPTP時間同步：從協議到工程實踐
05 總結
在車載以太網的技術棧中，gPTP 不像 CAN FD、SOME/IP 那樣直觀可見，卻像 “神經系統” 般支撐著整個系統的協同運作。
LinuxPTP 作為開源工具鏈，為 gPTP 的工程落地提供了低成本路徑，但從協議到實踐開發，還需完成硬件適配、主從時同配置、系統級同步等步驟。
我是分享自動駕駛技術的康謀，歡迎關注互動~
PoE供電技術最大傳輸距離到底能不能超過100米？
5類UTP、超五類UTP主要是為計算機網絡服務的，按快速以太網的100Base-TX規定，其通信速率為100mbps，100mbps以太網傳送1位數據所花的時間（又名”位時間”）可計算如下：
1位時間=1/100mbps=10ns
以太網是采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）即帶沖突檢測的載波監聽多路訪問技術(載波監聽多點接入/碰撞檢測)共享通信信道的，當引入交換后，仍離不開這一技術。
當超過100米時，由于不能及時檢測出沖突，因沖突而受到破壞的信息包傳送完畢，而且被接收方接收，此信息包因通不過驗證而被迫丟棄，此時后退重發的機制未被激活，故而會造成包的丟失。當傳輸速率低于100 mbps時，在實際應用中，可適當放寬100米的限長。必須聲明，這樣做實際雖然有效果，但并不符合標準。在認證測試時，必須加以說明，否則將有可能產生一些問題，比如產品質保。
實際施工時的最大線纜距離
由上文可見，在使用PoE供電時，為何會規定網線最大長度不得超過100米。但實際施工時，為保證工程質量，一般取80-90米。
請注意，這里的傳輸距離指的是最大速率的情況，比如100M，如果將速率下降到10M，傳輸距離通常可以延長到150-200米(視網線質量而定)。所以PoE供電傳輸距離并不是由PoE技術來決定的，而是由網線類別和質量決定。
雖然實際施工中，質量較好的網線能夠突破100米距離的限制，設備也能夠正常工作，但這種做法并不值得推薦。因為有的潛在問題并不會立即呈現，而是隨著時間推移慢慢出現，這會造成后續維護問題。
展開 技術 | 用于自動駕駛的安全車載以太網——多級安全架構
隨著這些技術的發展，人們對能夠處理大量數據的傳輸速率的需求也與日俱增，促使車載以太網成了未來汽車的一項關鍵技術。
一、可信任與安防性
為實現自動化駕駛的目標，車載以太網不僅應具備高帶寬，最重要的是還必須能夠提供可靠、安全的通信。本技術文獻描述了可信性與安防性之間的緊密聯系（見圖1）。可信性包括安全關鍵系統必須考慮到所有相關屬性，以防止在系統發生故障時出現嚴重的、不可承受的后果。這些屬性指可用性、可靠性和完整性，以及安全性和可維護性。在安防性方面，最重要的是防范人為的惡意攻擊，因此，保密性與可用性和完整性一樣，也在安防性的范疇之內。
圖1：可信性與安防性的要素
二、安全通信
可信性與安防性并沒有明確區分界限，因為與安防性相關的攻擊同樣會影響可信性：此類攻擊會通過破壞正確的傳感器數據和/或控制數據的接收，從而影響服務的可用性。惡意操作網絡上的傳感器或控制數據，會破壞系統的完整性。未經授權的第三方攔截或記錄控制數據，會破壞保密性。必須在整個壽命期內，為整車網絡防范以上所有行為。
就自動駕駛方面的功能而言，防范外部攻擊非常重要。對通信網絡的攻擊形式包括，故意插入故障消息（如制動命令），或者有意干擾正確消息傳輸（如篡改、延遲或刪除現有消息、中繼消息等）。對汽車的攻擊點包括外部節點，如車載診斷接口 (OBD) 或無線連接（參見圖2），被黑客破解的現有節點，如安全防護等級低的信息娛樂控制設備，或者被交換和被操縱的控制設備。
圖2：汽車無線連接數量增加
三、動態威脅
汽車的壽命期相對較長，因此攻擊模式可能隨著時間發展而改變。
展開 車載以太網的未來：OPEN Alliance下17個技術委員會的最新進展與行業影響（上）
TC7 Gigabit Ethernet over Optical Fiber（in progress）
TC7的目標是推動汽車多千兆以太網光纖技術的發展，滿足車載網絡對高速數據傳輸的需求。因此，TC7負責制定IEEE802.3cz/dh標準的補充文檔，范圍涵蓋連接器接口、封裝、測試套件等關鍵技術要素。為了確保全球技術標準的統一和協調，TC7小組還負責將提案提交至ISO 21111系列進行文檔維護。
注：ISO 21111系列標準包括車載以太網要求和測試計劃。一般來說，以太網要求在ISO/IEC/IEEE 8802-3中進行規定。ISO 21111系列提供了補充規范（例如喚醒、I/O功能），這些規范是車載以太網應用所必需的。
由于從2022年12月開始小組活動擴展廣泛，為了更靈活地適應不斷增長的工作需求TC7內部進行了一次重組。每個子組會根據活動情況每月召開1-4次會議，確保工作能夠高效推進。目前，各子組不同程度的進展如下：
TC7 PMD光學線束和組件子組（PMD Optical Harness and components SG）
該子組成員包括OEM、線束供應商和設備供應商等，在2023年的第二和第四季度，討論范圍從物理層的通信通道符合光學通信要求到基于IEEE 802.3cz/dh標準定義的鏈路段符合多千兆以太網光纖，并計劃將這些要求轉化為ISO/IEC規范。盡管在第四季度由于IEEE 802.3dh的撤銷，某些活動計劃被撤回，但子組仍然在每月的第二個星期四定期舉行會議，以推進文檔的完善和標準化工作。
展開 干貨丨如何優化PoE供電中的變壓器設計
*圖片來源于順絡內部
Power over Ethernet—以太網供電技術，是指供電設備PSE（Power souring Equipment）通過網線向受電設備PD（Power Device）傳輸功率的一種方式。典型應用例如以PSE交換機作為核心，通過網線連接眾多PD設備如Access Point、IP Phone和 IP Camera等，PSE完成對PD的信號及功率傳輸。
PoE供電具有如下優點:
? 安裝擴展便捷：網線傳輸信號和功率，PD設備周圍無需配電源接口
? 遠程管理：一個PSE設備為多個PD設備提供電力，便于遠程電源管理
? 低成本：信號線和功率線合二為一，省去一根電源線，所以網線不僅是信號傳輸的載體，也承擔的功率傳輸的作用，因此布線成本降低
? 兼容性好：不受各國的電網標準的限制，統一的PoE協議保障PD設備可以在全球范圍內與任一PSE相兼容
*圖片來源于網絡
從電路架構看，左邊的PSE將直流44-57V傳輸到PD，右邊的PD搭配降壓電路將電源轉換為需要的電。PSE和PD之間通過RJ45接口和長達100m的雙絞線進行連接。
*圖表來源于順絡內部
電氣電子工程協會根據不同的功率應用場景，發布了IEEE 802.3af、IEEE 802.3at和IEEE802.3bt 3個以太網供電標準。
展開 夏普展示ePoster低功耗顯示系列及配套LC-LH室內光伏供電方案，IGZO技術迸發新生命力
2024夏普ePoster顯示技術展會之32”與55”反射型液晶屏
LC-LH室內光伏技術
低功耗顯示屏不僅可以降低電力成本，也讓光伏直接供電等簡化電力布局成為可能。為此，夏普推出了高效率的LC-LH新型室內光伏技術，作為ePoster低功耗顯示技術的配套電源解決方案，為其解鎖更多使用場景。該技術將集成染料光敏太陽能電池技術與LCD生產技術結合起來。一方面，具有極高的室內可見光轉換效率，最高可以達到20%，是普通的室內用a-Si太陽能電池效率的2倍，且不依賴紅外、紫外波段，對室內低照度場景非常友好。另一方面，LC-LH的生產流程可以通過夏普的IGZO液晶產線和設備工藝進行，充分利用現有設備產能，可輕松實現大規模量產。
此次展會上，夏普展示的LC-LH室內光伏技術樣品尺寸為60×20mm，模擬使用場景為通過LC-LH光伏電池搭配2.9”的E-Ink電子貨架標簽，通過藍牙信標實現顯示內容刷新，實時顯示價格、庫存量等信息。而在未來技術潛力上，LC-LH的極限尺寸可以做到接近LCD面板母玻璃尺寸，也可以制作在柔性基板上，從而實現更多可變形態。
2024夏普ePoster顯示技術展會之LC-LH室內光伏技術
本次顯示技術展上，夏普針對IGZO技術優勢、創新的產品理念和敏銳的市場洞察，向行業展示了其在低功耗顯示以及配套光伏供電方案上的創新解決方案。體現了這家百年公司、液晶之父在面對新時代的低成本、環保顯示議題時，仍能不斷探索技術實現的新邊界，迸發出無限的創造力。夏普ePoster顯示技術展會的成功舉辦，不僅展現了夏普公司在現實領域的創新和實力，更為整個行業提供了一次交流和學習的機會。相信通過夏普公司和同業參與者的不斷努力，各種類型的低功耗顯示和供電解決方案還將不斷推陳出新，為商用顯示客戶和終端消費者帶來更加便捷和美好的體驗。
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