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兼具高頻寬與低成本特性 乙太網路加速車載應用升級

2012-04-03
隨著消費者對車內連結功能與更高的安全及舒適標準有更多的期待,廠商將藉由新技術拓展商機,並開發數量與複雜度日益增加的汽車電子。
提高車內頻寬 增加更多應用防撞警告(Collision Warning)、舒適度控管(Comfort Controls)、資訊娛樂(Infotainment)及行車輔助技術,驅動市場對車內各網路之間連結與頻寬需求。汽車電子產品已不再被視為單獨的元件,而是發展為車內網路。透過IP乙太網路進行連結,讓製造商可在單一網路中結合功能與娛樂,同時降低成本和纜線重量。

為汽車業打造新乙太網路技術

汽車電子製造商對乙太網路技術並不陌生,但過去該技術一直局限於車載診斷系統(OBD),讓工程人員在沒有乘客且引擎關閉的情況下,進行車輛測試與診斷。但若要做到當引擎運作時,從車載診斷系統應用轉而做為車內網路使用,乙太網路必須符合汽車產業的嚴格要求,包括電磁相容(EMC)、溫度耐用度和排放標準。

同時,供應商也面對汽車產業對效能的嚴格要求,確保車內提供開放式架構,讓所有系統能相容。

提高車內頻寬 增加更多應用

圖1 LabVIEW可實現FPGA圖形化程式設計
對更高頻寬的需求正重新定義許多汽車行動(Automotive Motion)與安全應用。舉例來說,結合多項數位感應器與攝影機,同時具備低感光度、高畫質影像,以及影像捕捉功能之乙太網路360度全景停車輔助系統(圖1),這項技術已將汽車行動管理技術,從封閉式應用轉變為開放式,並可擴展的行車輔助網路,讓數個系統可存取並分享重要資訊。

藉由結合經濟實惠的乙太網路技術,以及平價的互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器收集的高解析度影像,汽車原始設備製造商(OEM)可將停車輔助系統推廣至高級與一般房車的市場。標準化的IP技術可在全車內播放資訊娛樂應用的影音,並管理車身控制系統、被動限制與其他功能。

今日的乙太網路汽車連結解決方案,是特別針對汽車產業的要求而開發,結合實體層收發器與交換器技術,在非遮蔽單一雙絞纜線上傳輸高達100Mbit/s的速率。這項創新的乙太網路連結,不用傳統的第五類纜線(CAT 5),而是讓所有的汽車元件使用較薄、較輕且成本大幅降低的纜線進行連結。所以,汽車製造商可以大幅降低高達80%的連結成本和30%的纜線重量。

乙太網路的汽車技術藉由支援多種低耗電模式,提供先進的省電功能。該技術亦符合RGMII與MII介面規格,並確保能與其他車內乙太網路裝置相容。對汽車OEM而言,這項技術可以運用於單一汽車網路,並且將封閉式的個別應用,轉變為開放式、可擴展的網路系統,同時管理多項應用。

次世代車內網路技術醞釀中

為因應汽車產業對車內連結技術的新需求,廠商已開始進行乙太網路平台的標準化,並開發具成本效益、高效能、容易整合的開放式架構及能夠廣泛部署的技術。目前車內的各種應用也反應業界對汽車應用在不同草擬與核可階段中嚴格的效能要求。

目前正在研發的ISO17215標準,就是提供行車輔助的車載攝影機影片通訊介面的界定規範。該文件制定各種高解析度數位影片介面的使用狀況、通訊協定與實體層要求(以乙太網路為基礎)。ISO17215會將各種系統使用的影片通訊協定標準化,如停車輔助、夜視功能、車道偏離警示、撞擊緩解以及交通警示、盲點偵測與行人偵測等。

車內診斷是另一個受益於標準化的應用,因為目前各種車載診斷系統尚未完全一致化,所以,須要正式ISO/PAS 27145標準解決這個問題,協助現有的通訊平台轉用這個全球相通(WWH)的車載診斷系統標準。這個技術主要的目的,是成為存取所有車載診斷系統相關資訊的單一通訊標準。

全球相通的車載診斷系統的初步通訊概念,是以控制區域網路(CAN)技術為基礎,並使用乙太網路的網際網路協定,WWH-OBD目前已進行到第二個階段。使用WWH-OBD平台的引擎製造商,也已證實只要一個引擎,就可以符合國際上所有車載診斷系統的要求。

標準化激發更多商機

AVnu聯盟(AVnu Alliance)正致力推廣平價、專業品質的網路影音內容串流技術。由IEEE AVB(Audio/Video Bridging)Task Group發起的草擬標準,將使汽車內常見的低延遲應用可進行高度可靠的網路傳輸。AVB可透過乙太網路,傳送高品質(QoS)影音內容,並適用於資訊娛樂,和需要同步化資料傳輸,並優先傳送及頻寬保證的應用。

2011年11月初,博通(Broadcom)、恩智浦(NXP)、飛思卡爾(Freescale)與Harman等公司宣布組成SIG組織,推動非遮蔽單一雙絞線網路的乙太網路汽車連結技術。此外,博通也和汽車業者寶馬(BMW)和現代(Hyundai)組成的單對乙太網路聯盟(OPEN Alliance),研發符合汽車產業要求的技術。

標準化對於催生新的車內應用非常重要,同時協助汽車製造商滿足消費者的期待和控制支出。乙太網路解決方案,可提供固有的成本與架構優勢,進一步加強應用並符合產業嚴格的要求。

以標準為基礎的解決方案不僅可縮短上市時間,也能夠確保產品的可用性、生命週期、可升級性及相互協作性。在未來網路型汽車(Networked Car)市場中將扮演重要角色,幫助汽車產業OEM降低設計風險並符合業界嚴格的環境要求。

汽車乙太網路前景看俏

由於駕駛與乘客對數位產品的喜好,可以預見車內頻寬的需求將隨之增加。對OEM而言,需要整合具成本效益、高效能和高頻寬連結的網路,同時還能符合汽車產業嚴格標準的汽車電子產品。

採用充滿挑戰的100Mbit/s的乙太網路系統,可讓不同車種推出新的功能與應用,提高駕駛安全、舒適與資訊娛樂功能。同時,相容且開放式的系統架構,將協助汽車OEM降低網路複雜性與纜線成本,並推出全新功能與效益的新一代汽車,提供駕駛與乘客完美的使用者體驗。

(本文作者為博通基礎設施與網路事業群資深產品經理)

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