OPEN Alliance Telematics FlexRay MOST Ethernet 乙太網路 乙太網 LVDS CAN LIN

車載資通訊頻寬需求殷 乙太網路/MOST攻防戰開打

2012-03-29
面對車載資通訊在娛樂應用方面的頻寬需求快速提升,車內網路技術也須同步提高傳輸速率,才能滿足需求。瞄準此一商機,乙太網路已率先推出100Mbit/s的車規晶片產品;而MOST則計畫在第四代規格中,將傳輸速率一舉提升至Gbit/s等級,防堵乙太網路勢力坐大。
乙太網路(Ethernet)應用範疇將自網通設備與消費性電子領域,擴展至汽車市場。由於車載資通訊系統(Telematics)的主要應用--行車安全與娛樂系統對車內網路的頻寬需求日益提升,現有的控制器區域網路(CAN)、區域互聯網路(LIN)、FlexRay、低壓差分訊號(LVDS)與媒體導向系統傳輸(MOST)等技術,已無法符合需求,遂使具備高傳輸速率的乙太網路,趁勢進軍車用網路。

另一方面,MOST為防堵乙太網路的進逼,除在全球汽車市場繼續攻城掠地外,傳輸速率可達Gbit/s等級、可進一步降低連接頭成本的第四代規範,也預計於1~2年內推出。

100Mbit/s車用乙太網路晶片問世

圖1 博通基礎設施與網路事業群資深產品經理Timothy Lau表示,該公司在乙太網路長久累積的發展經驗與產品實力,為其進軍汽車市場的最大優勢。
博通(Broadcom)基礎設施與網路事業群資深產品經理Timothy Lau(圖1)表示,駕駛人對行車安全與車內娛樂系統越發重視,舉例而言,若要順暢傳輸汽車周邊最少四顆高畫質(HD)攝影鏡頭的資料,以透過先進行車輔助系統提升駕駛安全,則車內有線網路傳輸頻寬即須進一步提升;此外,車內高畫質影像等娛樂內容的傳輸,也須仰賴高頻寬通訊技術,不僅如此,新型態的汽車儀表板顯示控制平台,也須更快速傳遞資訊;這些應用在在為頻寬速率已高達100Mbit/s的單對纜線乙太網路,開啟進入汽車市場的新契機。

Lau認為,即使最新的MOST技術最大頻寬可達150Mbit/s,但一旦匯聚所有的裝置後,各裝置間分得的頻寬將大幅縮減;因此,要應付越來多新興的汽車安全與娛樂應用,技術發展成熟且頻寬夠大、容易建構的乙太網路,將是較佳的選擇。

值得注意的是,乙太網路亦可節省可觀的物料清單(BOM)成本。Lau指出,目前汽車網路中主要的傳輸技術包括CAN、LIN、FlexRay與LVDS等,各負責不同的車內系統,然而一輛汽車的設計,若牽涉到眾多的有線網路,一旦設計稍有修改,將牽一髮而動全身,所有設計將全數重來,耗費許多人力成本,纜線線材的成本也將相當可觀。

而具備100Mbit/s的單對乙太網路纜線,加上兩端的連接器,總成本可較LVDS降低80%,纜線重量也可減少30%。

據了解,寶馬(BMW)預計於2012年底到2013年初推出的新款X5,已將乙太網路作為車內網路的標準配備,未來也將有更多高階車種導入乙太網路。看好此一發展趨勢,博通除推出車用乙太網路連接器方案外,亦於日前成立單對乙太網路聯盟(OPEN Alliance),搶攻此商機。

Lau強調,OPEN聯盟除博通、恩智浦(NXP)與飛思卡爾(Freescale)等三家創始晶片供應商會員外,近期瑞薩電子(Renesas Electronics)亦已加入此聯盟;隨著聯盟中的晶片商陸續推出新產品,以及汽車大廠的奧援,汽車專用乙太網路可望日益獲得青睞。

OPEN會員跟進 車用乙太網路晶片紛出籠

圖2 瑞薩電子第一營業事業部微處理晶片部副理何吉哲認為,目前乙太網路反應速度仍無法滿足汽車安全需求,因此尚無法打入車用安全領域。
除了博通之外,OPEN聯盟中的會員,也將陸續推出車用乙太網路晶片產品。瑞薩電子第一營業事業部微處理晶片部副理何吉哲(圖2)表示,瑞薩電子雖然較晚加入OPEN聯盟,再加上車用乙太網路與一般消費性電子領域有較大的差異,不過,憑藉瑞薩電子在汽車電子全球市占第一與累積的技術優勢,2012年底將推出整合於32位元微控制器(MCU)的車用乙太網路產品,並鎖定娛樂多媒體、倒車系統的影像傳輸等應用,進一步拓展車用乙太網路市場。

另外,英飛凌(Infineon)也有推出車用乙太網路產品的計畫,該公司表示,汽車為英飛凌三大主力市場之一,因此任何關於汽車領域的技術,都是英飛凌晶片產品研發的重點。

事實上,有別於MOST技術僅有史恩希(SMSC)一家晶片商的情況,OPEN聯盟則有多家晶片商參與;不過,隨著晶片業者陸續推出車用乙太網路解決方案,亦將衍生新的市場爭奪戰。Lau不諱言,除了博通之外,飛思卡爾、恩智浦與瑞薩電子皆為車用電子領域的翹楚,但博通擁有多年乙太網路研發基礎,係該公司相當大的市場優勢,更何況,其他晶片廠商的產品陸續推出後,各家業者將可共同推展車用乙太網路,做大市場應用範疇。

何吉哲強調,選擇進入OPEN聯盟的原因在於,看準車用乙太網路傳輸速度高,能因應汽車娛樂系統中越來越多的高畫質影像傳輸,且成本亦較LVDS、FlexRay來得低;目前除BMW確定將導入乙太網路技術,豐田(Toyota)汽車也有計畫推出支援乙太網路的汽車產品,預期在各家業者的晶片產品陸續問世後,乙太網路將獲得更多車廠的青睞。

乙太網路積極進犯 MOST老神在在

圖3 史恩希資深業務發展總監張文指出,車用乙太網路技術尚未成熟,且對於抗EMI與EMC干擾的能力也仍待提升。
面對乙太網路積極搶進車用網路市場,MOST沉著應戰。史恩希資深業務發展總監張文(圖3)分析,MOST與乙太網路在車用市場發展的時間不同、產業鏈完整度也有差異,更重要的是,MOST技術由車廠而來,深知汽車領域對車用網路的要求,這些都是甫進入汽車領域的乙太網路所無法擁有的優勢。

再者,比較目前車廠的導入數量,MOST亦大幅領先,張文指出,目前歐洲車廠推出的高級車車內網路已全數使用MOST技術,日本與韓國現代車廠亦有支援MOST技術的商用車問世,中國大陸本土車廠如比亞迪也計畫採用MOST推出價格較親民的車款。更重要的是,Hansen Report於2012年2月的最新報告指出,通用(GM)亦加入採用MOST的行列,預期將在新款凱迪拉克中導入MOST。

張文並強調,隨著全球主要車廠陸續採用MOST,甚至近期美國車廠也表態導入,可說明MOST已成功搶灘,且打入中低階市場,可謂具備較佳的市場推動力,而乙太網路仍須一段時間才可能取得市場較封閉的車廠信任。

史恩希應用工程技術經理胡立堅補充,在MOST規格中,從最底層網路傳輸到最上層的應用,皆有詳細的規範可供業者依循,進而解決相容性問題,乙太網路則僅制定底層規範,上層應用由業者自由發揮,難免遭遇產品相容性問題。

現階段,第三代MOST技術的最高傳輸速率為150Mbit/s,且需要多對纜線才能達到,相較100Mbit/s單對纜線乙太網路仍有有差距,張文不諱言,目前MOST最高頻寬確實不如單對纜線乙太網網路,不過MOST協會已開始第四代MOST技術的規格制定,預期傳輸速度將可達Gbit/s等級,並解決連接頭占所有MOST成本比重最高的問題,此外,第四代技術還將進入行車輔助系統(ADAS)中,負責影像與行車資訊的傳輸。

張文指出,ADAS對於資料的傳輸與汽車網路架構和車用娛樂系統有相當大的不同;首先ADAS牽涉到攝影機捕捉影像,再進一步傳遞,因此對於頻寬要求將提高,且網路不能發生延遲,亦即影音須同步傳遞。另一方面,ADAS對於網路拓撲也有要求,促使MOST須從目前環狀架構,進化至星狀拓撲,這些要求皆將於第四代MOST規格獲得滿足。

另外,各大車廠亦針對ADAS系統所需的軟體進行討論,未來汽車中的MOST網路將區分為娛樂與安全用,張文表示,由於ADAS與娛樂系統對於網路要求大相逕庭,軟體需求也不同,因此分為兩大網路架構將是較佳的做法。

不過,MOST將不會跨入引擎控制領域,亦即不會以取代LIN、CAN為目標,張文解釋,LIN與CAN介面在汽車核心的引擎控制發展已久,亦為針對引擎控制所開發的技術,然而汽車引擎對於介面技術的要求又比ADAS更高,MOST要進入此市場仍有一段長路要走。

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