博通李珂:车载以太网 下一代高速总线

2012-07-23 15:36:34来源: EEWORLD

2012年7月19-20日,2012中国汽车电子论坛半导体应用峰会(简称CAESA)在成都成都富豪大酒店举行。

峰会以汽车电子最新技术、产品及方案为主线,分三个核心话题进行探讨:半导体创新技术应用论坛、汽车安全技术与嵌入式软件开发论坛以及车联网及车载多媒体应用论坛。来自运营商中国移动、中国电信、中国联通、汽车原厂奇瑞、长安企业、一汽、上汽、东风汽车、中国汽车工程学会、中国汽车技术研究中心、Zigbee联盟、Wi-Fi联盟等组织、及世界汽车电子巨头哈曼、德尔福,伟世通,联发科、意法半导体、安森美等相关半导体企业纷纷参加,将同与会者一同分享其最新技术和发展策略。

主持人:下面我们将有请美国博通公司的李珂博士为我们演讲下一代高速总线。有请!

李珂:大家上午好!我是来自博通公司的系统方案架构师李珂。今天给大家带来的演讲主题是车载以太网,下一代高速总线。首先快速介绍一下博通的情况,博通是1991年成立,98年IPO,现在已经是财富500强之一,在11年我们的净收入是73.9亿美金,我们在全球总员工数量超过一万名,其中超过75%是研发人员,同时我们拥有全球最广泛的知识产权和专利,截止到现在我们超过了16800件,包括授权的和在受理的。博通一直保持先进领导者的地位,我们一直是最大的半导体提供商之一,我们采取和境外厂商来合作生产制造我们的芯片。汽车行业从发展初始就一直在演进,过去是这样,现在是这样,将来也是这样。我们看到行业的一些发展趋势,同时也面临一些挑战,首先我们看到车内的电子产品流行度在提高,从过去可以看到基本上提高了一倍,第二个是随着电子产品的发展,可以从多种维度来解答这个事情,一个是功能性的角度,大家可以看到车载领域里面有各个不同得子系统,同时我们发现在车载领域里面不同的子系统里面,我们有越来越多的需求,希望共享数据。另外一点是随着我们高清晰度的摄像头,以及显示方面需求的增加,我们在带宽方面有不同的需求,我们看到现在车载领域可能会面临一些挑战,我们看到现在的技术是难以在带宽和网络拓广方面有拓展性,这个拓展性不光仅仅是网络本身的拓展,同时还牵涉到跟网络拓展所对应的其他因素,包括安全、维护、人工费,另外一点是现有更多的子系统各自为战,我们有很多独立的隔离的子系统,我们并没有把车载系统整个作为一个网络去管理和运营。

面对这样一个演进的趋势和挑战,我们需要看到有没有什么新的好的方案来应对这些挑战,首先我们看到在车载网络当中,如果你要定一个网络,必须要有可承载性,能够同时支持多种设备,这个方面以太网是一个比较成熟的网络,广泛应用于我们的数据通信,我们的汽车另外如果需要支持多个子系统,需要网络开放性也是如此,大家知道以太网发展到40M甚至100M,将来可能是一个G,我们可以采取成熟的以太网技术,从这个方面来看,以太网的应用基本上是没有限制的,另一个从设备制造商的角度来看,他们不停的寻求,希望降低汽车走线的重量和成本,从这个方面来看,如果说从成本角度其实应该是两个方面来解读,一个方面是物料本身的成本,另一个是安装以及卸载清理和人工成本都要考虑进去,另外我们还要考虑我们和其它应用场景不太一样的地方,就是有非常严格的行业标准,我们有非常严格的要求,传统的以太网也许是我们的应用领域不一样,所以这方面有所欠缺,而现在包括博通推出的产品我们已经完全的支持汽车的标准。

下面看一下市场对于车载以太网的预估,从这个图表可以看出来,在接下来几年当中,市场期望车载以太网的连接段成一个爆炸性的增长,几何级数的增长,假设在接下来几年当中,用于车载连接方面的技术主要是以太网的话,那么市场2017年的时候会超过一万个端口,所以这是一个非常庞大的市场,也是一个大家非常看重的市场。我们刚刚谈到了这个趋势和挑战,我们谈到了一点非常重要的方面,就是开放和可扩展,在后面的胶片当中我们会用一些应用例来展示,首先如果采用车载以太网可以提到带宽,通过一些技术可以进一步的改善效率,降低路线成本,因为它是一个开放式的,可以作为各个车载子系统之间的网络连接的一个概况。第二个是在已经完全成熟的以太网技术当中,我们有非常好的技术可以应用在车载网里面,一个是我们可以选择性的选择数据在整个网络当中进行共享,同时我们又采取虚拟局域网的技术来进行必要的隔离,提高安全性。第三个是以太网提供非常高的灵活性,这个灵活性也是在这个架构上,你可以在以太网上新增加一个端口,然后去应用即可,所以以太网是非常开放的,我们在定义车载以太网的时候,我们会基于具体的应用去进行配置,比如说你可以定义端到端保留带宽,采用这一点当你配置好之后,你无需去关心以太网是怎么连的,因为以太网已经帮你留了带宽,第二个是你也可以端到端的适应上行,你可以在不同的地方,比如显示屏在光看视频的时候,环绕音响在放音频的时候,你可以使得两者同步,另外车载也有标准和联盟,同样在分析车载以太网在特定汽车领域里面的一些配置。

如上所说,汽车制造商非常关心汽车成本,在这个图当中提供了一个方案,在这种方案下面进行对比,以当前的市场价格来对比,我们发现新的技术PHY可以降低成本高达80%,同时提供点对点的连接,在单对非屏蔽的双角线上进行传输。如果我们稍微花一点时间进一步探究它和传统的接口有是不一样,我们看一下这个系统的框图,从左边往右边看,我们看到的是map这个map是不需要做任何改动的,它就是传统在业界广泛使用的,所以在这种应用场景当中,这个技术已经完全的成熟而且经过验证。map通过接口把每秒100M的数据进行了传输,传统的以太网连接的时候需要4倍的双角线,现在我们的技术可以达到在一倍非屏蔽的双角上进行传输,尤其是我们谈到车载以太网的生态系统的时候,你可以发现车载以太网和传统以太网有什么区别,我们可以看到唯一的区别就在于此,所以我们更多的是二层以及二层以上的应用,三层、四层、五层等等,这些应用不需要任何的改变,所需要的是对车载系统的安全,同时我们采取单对,比传统的更降低连接的成本。

下面和大家介绍一下我们BROAR的技术,上面一行的三个可以用来连接不同的网络,这个有四到七口,根据你连接网络的子系统的数量,你可以进行任意选择,下面是两款单口,它主要是针对诊断进行优化,这是它的应用场景,而右边的这个是89810支持10M100M,它主要是针对车载内的应用,所以后面你会看到我们主要是89810在起作用,这两个我们都通过了严格的汽车行业标准,包括质量和环境相关的法律和法规,以及标准。

我们接下来看两个用例,第一个用例着重是采用这个技术是如何降低成本的,我们可以看到这个例子当中,采用的是一种比较通用的四个摄像头和连接方式,车身的两边和前后各有两个摄像头,各通过一对单对的非屏蔽的双角线进行连接,然后在连接到显示屏这里,这里我要强调的一点是采用这种方式,你可以大幅度降低用于数码摄像头的成本,另外你可以发现89500有七个端口,从这上面可以看到只用到五个端口,还有两个端口你可以进行任意的拓展,比如说你可以使用多过于四个摄像头的应用,来提供一些其它的车载服务,这个时候你只要把增加的一到两个摄像头,通过单对双角线仍然连接上,就可以使用了。另外一个比较复杂一些,为什么呢?是因为当你从单个应用拓展到一个网络应用的时候,网络一般来说是复杂的,所以如果我们前面宣称车载以太网是可以支撑可扩展性的以太网的时候,我们需要证明它,这只是一个事例,并不是真实的应用场景,但是主要是让大家来看到车载以太网如何来支持可扩展性的以太网,绿色的连接是一个点对点的连接,主要是在以太网上传输音频,这是最简单的应用,也没有什么好说的。接下来这个是可以共享的,可以共享同一个双拼连接,但是配置车载应用的时候,你只要把两个显示屏配置的带宽应用上就可以了,更多的是在这个里面,看到多子网络互联的话,你可能会发现同一个网络架构去支持这个系统,在这个子系统当中采用我们的技术去进行会聚,会聚了以后,你通过单个连接,继续连接主控,这是另外一个连接方式,但是网络架构这两个网络是独立的,大家可以看到这两边是独立的,虽然连起来看上去挺美。他们核心的可能已经看到了,连接的颜色不一样,这个就是以太网成熟的技术,它可以使得不同子域的数据既可以共享也可以隔离。如果你想拓展,拉出去就可以了,最后一个如果你车里面有其它的设备要连接,可以通过端口连接,也可以通过wifi进行连接,你可以看到不同的端口是红色,这是一个比较复杂的方案,来解释以太网是如何应对可扩展性的。

我们回到刚刚说多的标准生态系统,当你要引入到一个技术的时候,你其实不仅仅是关心这个技术本身,你还要关心它整个的生态系统是不是健康开放,前面也说到了,车载以太网和传统以太网有什么区别,我们可以认为绝大部分是一样的,而且比较成熟。所以我们联合我们的合作伙伴共同致力于开发车载以太网的应用,作为生态系统,光是泛式的标准是不够的,你可以看到不同的层都有相应的标准,所以你可以看到这个生态系统是一个开放式的标准架构。

简单介绍一下open  alliance,你稍微看一下,各大汽车业界的巨头,基本上都覆盖了,大家群策群力把这个技术一起推向这个市场。最后总结一下,我们采用这个产品可以提供以下的特点,第一个我们认为采用以太网在汽车里头,我们认为符合汽车的带宽需求,目前来看我们可用的产品是一百兆,现在正在研究应对一千兆的车载以太网的技术,第二个是采用单对非屏蔽双角线的技术,成本可以下降30%,第三个是非常重要的,我们不但要看现在,还要看将来,大家认同这个车载系统今后应该是一个开房、兼容,可扩展架构,那么以太网是非常适合的一种方案,最后总结一点就是车载以太网现在可以用,同时也可能应对好了,对下一代汽车的一些需求的要求。谢谢大家!

关键字:博通  李珂  车载以太网

编辑:马悦 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/0723/article_5675.html
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