บล็อก เกี่ยวกับ Automotive Ethernet พลิกโฉมระบบเครือข่ายในรถยนต์

ลองจินตนาการถึงรถยนต์ในอนาคต ที่ไม่เพียงแค่ให้ผลงานการขับขี่ที่โดดเด่น แต่ยังทํางานเป็นระบบนิเวศที่มีความฉลาดที่เชื่อมโยงกันสูงระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ที่ทันสมัย (ADAS) จัดการข้อมูลขนาดใหญ่ในเวลาจริง, ระบบสารสนเทศและบันเทิงที่ให้ประสบการณ์ที่ครอบงําและการบูรณาการบริการในเมฆอย่างต่อเนื่องเทคโนโลยีเครือข่ายรถยนต์แบบดั้งเดิมเผชิญกับข้อจํากัดความกว้างของแบนด์วิธและความท้าทายในการปรับขนาด, ทําให้ Ethernet ในรถยนต์เป็นทางออกหลักของข้อจํากัดเหล่านี้

อัตโนมัติ Ethernet ไม่ใช่แค่ "เครือข่ายในรถยนต์" มันเป็นเทคโนโลยี Ethernet ที่ปรับปรุงให้ดีขึ้น โดยเฉพาะสําหรับการใช้งานในรถยนต์มันรวมการปรับปรุงชั้นฟิสิกส์ที่ปรับปรุงเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของยาน, รับประกันการทํางานที่มั่นคงและน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมไฟฟ้าแม่เหล็กที่ซับซ้อนในขณะที่ตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของอุตสาหกรรมรถยนต์สําหรับประหยัดประสิทธิภาพ, ความปลอดภัย, และการทํางานในเวลาจริง

ในที่ที่ Ethernet ปกติใช้เคเบิลคู่บิด, Ethernet ในรถยนต์ใช้สายไฟคู่เดียว, ลดค่าใช้จ่ายและน้ําหนักของสายไฟอย่างสําคัญเทคโนโลยีรับสัญญาณ PHY ที่ทันสมัย รับประกันการสื่อสารที่น่าเชื่อถือ ภายในสภาพแวดล้อมไฟฟ้าแม่เหล็กที่ท้าทายของยาน.

มาตรฐานชั้นฟิสิกส์ Ethernet ในรถยนต์ปัจจุบันประกอบด้วย:

• 100Base-T1:มาตรฐานอีเทอร์เน็ตรถยนต์เดิม (พัฒนาโดยบรอดคอม, ภายหลังมาตรฐานโดย OPEN Alliance SIG เป็น IEEE 100Base-T1) ส่งความกว้างแบนด์ 100Mbit / s โดยใช้การสื่อสารแบบ Full-duplex คู่เดียว
• 1000Base-T1:ให้ความกว้างแบนด์วิท 1Gbit/s สําหรับการใช้งานข้อมูลสูง เช่น ADAS และระบบขับขี่อิสระ
• 10Base-T1S:มาตรฐานที่มีประหยัดที่ให้ความกว้างแบนด์วิท 10Mbit/s กับท็อปโลจีบัสหลายจุด ที่คล้ายกับสถาปัตยกรรมบัส CAN ที่เหมาะสมสําหรับการใช้งานที่มีความรู้สึกต่อราคา

เช่นเดียวกับ Ethernet ปกติ ทั้ง 100Base-T1 และ 1000Base-T1 ใช้ทอปโลยีเครือข่ายสวิตช์ที่แต่ละอุปกรณ์เชื่อมต่อผ่านสวิตช์ ทําให้สามารถสื่อสารได้ด้วยความกว้างแดนสูงและความช้าต่ํามาตรฐาน 10Base-T1S ใช้ท็อปโลจีบัสหลายจุดที่มีอุปกรณ์หลายตัวแบ่งสายการสื่อสาร, การแก้ไขที่ประหยัดกว่า ด้วยความกว้างแบนด์เบดที่ต่ํากว่า

ออโตโมทีฟ อีเอเธอร์เน็ตแตกต่างกันอย่างพื้นฐานจาก การวินิจฉัยผ่าน IP (DoIP) การดําเนินการDoIP โดยทั่วไปใช้ Ethernet 100Base-TX มาตรฐาน ผ่านอินเตอร์เฟซการวินิจฉัย SAE J1962 สําหรับการดูแลและการเขียนโปรแกรมรถขณะที่ Ethernet ในรถยนต์เป็นหลักในการอํานวยความสะดวกในการสื่อสารภายในหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU)

ออโตโมทีฟ เอเธอร์เน็ต (Automotive Ethernet) ออกมาเป็นทางออกหลักสําหรับการเชื่อมต่อในเครือข่ายรถยนต์ เนื่องจากข้อดีสําคัญหลายอย่าง:

ขณะที่ความฉลาดของยานยนต์ก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว ระบบอิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์สร้างข้อมูลจํานวนมากไม่เคยมีมาก่อน ระบบ ADAS จัดการข้อมูลจากกล้อง, ราดาร์ และเซ็นเซอร์ LiDARระบบ infotainment สตรีมมัลติมีเดียความละเอียดสูง; ระบบขับขี่อิสระทําการคํานวณที่ซับซ้อน ทั้งหมดที่ต้องการความจุของความกว้างแบนด์เวทที่เครือข่ายประเพณีไม่สามารถให้บริการ

อาร์คิเทคชันรถยนต์รุ่นใหม่จะรวม ECU และเซ็นเซอร์มากขึ้นสถาปัตยกรรมที่สามารถปรับขนาดได้ของอัตโนมัติ Ethernet ทําให้ง่ายต่อการเพิ่มอุปกรณ์และฟังก์ชันใหม่โดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนเครือข่ายอย่างกว้างขวางการสนับสนุนอัตราความกว้างแบนด์วิทหลายตัว ทําให้การออกแบบเครือข่ายที่ยืดหยุ่นที่ปรับปรุงให้เหมาะสมกับความต้องการการใช้งานเฉพาะเจาะจง

อีเอเธอร์เน็ตรถยนต์รวมเทคโนโลยีเพิ่มความน่าเชื่อถือหลายอย่าง:

• การตรวจสอบ/แก้ไขความผิดพลาด:รักษาความสมบูรณ์แบบของข้อมูล
• การลาออก:การปรับเปลี่ยนระบบอัตโนมัติไปยังระบบสํารองในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ
• การจัดลําดับความสําคัญ:รับประกันการส่งข้อมูลที่สําคัญต่อความปลอดภัย

การนําระบบนิเวศของอีเทอร์เน็ตมาใช้เป็นประโยชน์ ทําให้ผู้ผลิตรถยนต์สามารถใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ได้ ลดต้นทุนการพัฒนา และเร่งนวัตกรรมอินเตอร์เฟซมาตรฐาน สะดวกต่อการทํางานร่วมกันระหว่างผู้จัดส่ง.

ความเหมาะสม IP ที่เป็นพื้นเมืองทําให้การเชื่อมต่อบริการในเมฆ (การนําทาง, การอัพเดทการจราจร, การปรับปรุงซอฟต์แวร์) และเป็นพื้นฐานสําหรับเครือข่ายการสื่อสารรถยนต์สู่ทุกอย่าง (V2X)

สําหรับการขับขี่อิสระและการประสานงานของยานยนต์ การขยาย TSN รับประกันการร่วมกันที่แม่นยําและการส่งข้อมูลที่กําหนดได้ผ่านกลไกความช้าต่ํา

อัตราต่อเนื่องในรถยนต์ Ethernet ทําให้การใช้งานแปลงได้ทั่วระบบรถยนต์

• ADAS:จัดการข้อมูลหลายเซนเซอร์เพื่อการรับรู้สิ่งแวดล้อมในเวลาจริง
• ข้อมูลบันเทิง:รองรับการสตรีมเมเดีย HD และการเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ต
• การควบคุมระบบขับเคลื่อน:ปรับปรุงการจัดการเครื่องยนต์, การส่งและแบตเตอรี่
• การควบคุมร่างกายเปิดใช้บริการสมาร์ท เช่น การเข้าถึงทางไกลและการตั้งค่าที่กําหนดเอง
• การขับขี่แบบอิสระ:จําหน่ายความกว้างของแบนด์วิทสูง และความยืดหยุ่นต่ํา สําหรับระบบการขับขี่ด้วยตนเอง

ถึงแม้จะมีข้อดีต่างๆ แต่ Ethernet ในอุตสาหกรรมรถยนต์ยังมีปัญหาการนําไปใช้งานหลายอย่าง:

• ความเหมาะสมทางไฟฟ้าแม่เหล็ก (EMC):จําเป็นต้องพิจารณาการออกแบบเฉพาะสําหรับการทํางานที่น่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อม EM ที่รุนแรง
• ความปลอดภัย:เรียกร้องให้มีการป้องกันอย่างแข็งแกร่งจากภัยคุกคามทางไซเบอร์ที่เป้าหมายต่อระบบสําคัญ
• การทํางานในเวลาจริง:จําเป็นต้องใช้ TSN สําหรับแอพลิเคชั่นที่มีความสําคัญต่อเวลา
• ความซับซ้อนของการออกแบบ:จําเป็นต้องมีความรู้เชี่ยวชาญในการสมดุลความกว้างแบนด์วิธ, ความช้า, ความน่าเชื่อถือและความต้องการความปลอดภัย

การแก้ปัญหาเหล่านี้ต้องการการออกแบบเครือข่ายเฉพาะเจาะจง การตรวจสอบ และการทดสอบคําตอบรวมเครื่องมือการจําลอง การตรวจสอบความสอดคล้อง และการสร้างการตั้งค่าอัตโนมัติ

ออโตโมทีฟ เอเธิร์นท์ ถือว่าเป็นเทคโนโลยีพื้นฐาน สําหรับรถยนต์รุ่นใหม่ ส่งพื้นฐานเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพสูงและฟังก์ชันอิสระในขณะที่ความฉลาดของรถยนต์ยังคงพัฒนาต่อเนื่อง เครือข่ายที่ใช้ Ethernet จะเป็นกระดูกสันหลังที่สําคัญในการเปิดโอกาสให้มีคําตอบด้านการเคลื่อนไหวที่ฉลาดในอนาคต