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汽车以太网的下一步:光纤、超10G和接摄像头

佐思汽车研究  · 公众号  ·  · 2025-02-06 11:48

正文



图片来源:Marvell


汽车以太网最早追溯至2012年的EAVB,2015年10月,第一个汽车以太网物理层标准802.3bw问世,速率是100Mbps。到2020年以后,100Mbps汽车以太网开始普及,如今除了汽车电子相对落后的日系车,基本上每一辆车都至少会有一个100Mbps汽车以太网网络,通常对应五个设备,即智能驾驶域控制器、座舱域控制器、T-BOX、诊断和网关。2023年以后,进入1000Mbps汽车以太网时代,除了以上的五个设备,各个区域控制器之间都是用1000Mbps汽车以太网连接。2025年最顶级车型的汽车以太网端口可以接近50口。


汽车以太网演化进程

图片来源:网络


2017年2月,汽车以太网光纤版802.3bv问世,只能对应千兆以太网。2017年以后,汽车以太网开启上下两个方向:一个是2019年11月问世的802.3cg标准,即10Mbps汽车以太网;另一个是2020年6月的802.3ch,最高可达万兆。2023年3月,则有光纤版的802.3cz,最高可到50G。2023年6月则有802.3cy,最高25G。


图片来源:网络


汽车以太网与普通以太网的区别有几点,最主要是它用非屏蔽的单对双绞线传输,最高可以减少80%的成本,减少30%的重量,它是双工通讯,采用PAM3/4方式调制。


汽车以太网的参数

图片来源:网络


Zonal架构就需要10G以上的以太网

图片来源:IEEE


超10G最高可以支持6个冗余系统

图片来源:IEEE


图片来源:Marvell


英伟达的Drive Orin平台使用Marvell的88Q4364物理层芯片,最高支持10G。


不同像素下需要的传输速率

图片来源:IEEE


上图是不同像素下需要的传输速率,很明显,10G可以对应800万像素,所以802.3ch最初也考虑过用来连接摄像头,这样以来,最大的好处是延迟特别低。


典型的MIPI CSI-2 C/D-PHY摄像头延迟时间计算

图片来源:IEEE


图片来源:IEEE


800万像素的话,典型延迟在10毫秒以上,最大接近36毫秒,而10G以太网则是100微秒以下。30毫秒的延迟已经无法忽略了,但采用以太网传输摄像头信号的系统非常罕见,目前仅仅看到博世的智能驾驶系统是如此设计,用于奇瑞星途星纪元的车上。



摄像头系统是典型的非对称网络,下行速率很高,上行速率很低。


802.3ch实际不适合连接这种非对称网络,主要是它成本太高,比目前主流的解串行系统成本要高不少。再有就是对同轴支持度不算太高,另外占空比和功耗略高。像素越低,功耗就越高,就好像填不满运输带宽一样。802.3ch是针对对称网络设计的。


IEEE802.3小组在802.3ch的基础上推出了802.3dm,目前标准还在制定中。


图片来源:IEEE


为什么要搞IEEE802.3dm,主要就是针对摄像头这种非对称网络,接收路径功耗小于3毫瓦,未经优化的die size也只有0.012平方毫米,功耗和成本都大幅降低。


图片来源:IEEE


802.3dm之后是ASA-ML,这是Automotive SerDes Alliance Motion-Link的缩写,两者互相兼容。


为什么要用光纤,有人预计汽车最高会到100G的网络。


图片来源:KDPOF


光纤与铜线对比

图片来源:德国KDPOF


光纤用在汽车里有两个优点,一是功耗方面,另一个是EMC电磁兼容,基本上不用考虑电磁干扰,这样可以降低成本。


光纤与铜线对比

图片来源:KDPOF


图片来源:KDPOF


汽车光纤收发器自然还是采用低成本的VCSEL,2023年底德国KDPOF推出了KD7251汽车光纤收发器芯片,延迟10Gb/s下小于1微秒,达到AEC-Q102-003 grade2级,符合ASIL-B级标准。


KD7251内部框架图

图片来源:KDPOF


中国车型是全球范围内电子系统最先进的,然而制定汽车电子系统标准却没有中国人一席之地,被IEEE把持,这主要是因为汽车以太网物理层芯片被国外厂家垄断,不得不说这是个遗憾。


免责说明:本文观点和数据仅供参考,和实际情况可能存在偏差。本文不构成投资建议,文中所有观点、数据仅代表笔者立场,不具有任何指导、投资和决策意见。

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