長期以來，CAN、LIN、FlexRay、MOST等資料傳輸協定在車載網路各司其職，然而，隨著車輛邁向區域控制(Zonal)架構、自駕程度提升帶來更嚴格的安全要求，既有協定漸漸難以滿足新世代車輛需求。確定性(Deterministic)乙太網路協定為製造商提供新選項，預期將成為車載網路的明日之星。
車輛架構：從Domain走向Zonal
(承前文)由於車輛內部遍布眾多子系統和感測器，汽車製造商必須謹慎選擇車輛架構，目前主要有兩種選擇：領域(Domain)架構或區域控制(Zonal)架構。現有基於領域的架構將具有相似功能的單元(例如，傳動系統、底盤和舒適性)組合在一起，這些單元的位置可能分散在車輛的各個部位，因此需要布設更多線纜，進而增加重量和成本。
為了避免這一問題，許多汽車製造商現在更傾向採用區域控制架構。區域控制架構並不以功能為分組依據，而是將位置相近的子系統分在同一組。因此，可以指定「右前」、「左後」等區域。這種方法減少了布線需求，但也將增加區域之間車輛通訊骨幹(Backbone)上的資料量，因此要求車載網路具有更高的性能和頻寬。
一般情況下，每個區域皆高度整合專用運算資源，透過高速(且為確定性的)通訊骨幹網路與主要CPU進行連接，以支援先進駕駛輔助系統(ADAS)和線控驅動等即時應用。在整合、移除、升級車輛功能和特性方面，區域控制架構提供了更大的靈活性，因此更容易進行擴展並適應不斷變化的需求。
雖然區域控制架構具有上述潛在好處，採用此架構也會導致對車載網路性能需求的增加，主因為區域控制架構車輛對於更高資料流量、低延遲、備援(Redundancy)、可擴展性支援及更佳安全性和診斷功能的需求。
功能安全朝ASIL-D邁進
隨著車輛的自動化程度越來越高，對於功能安全和備援措施的需求也持續提升。越來越多的系統要求更高的ISO26262車輛安全完整性等級(ASIL)，隨著駕駛員越來越依賴車輛自身做出的決策和採取的行動，安全等級要求正從A級和B級轉向更為嚴格的C級和D級元件。功能安全涵蓋了從概念到車輛最終退役的所有設計環節。
毫無疑問地，這對整個車輛結構以及車載網路都有著重大影響。對於自動緊急煞車和自適應巡航控制(Adaptive Cruise Control)等高性能ADAS功能而言，低延遲資料傳輸至關重要。要實現功能安全合規性，就必須在感測器和通訊路徑上部署備援以及精密的容錯機制。
所有車輛的安全關鍵功能都需要時間敏感型網路(TSN)，而車輛朝區域控制架構轉變的趨勢增強了此需求。時間點的精確調整和延遲補償對於確保ADAS功能正確運行至關重要，尤其是當影像感測器、光達(LiDAR)模組和電子控制系統等元件分布在車輛的不同區域時。即使是降噪應用，由於麥克風分布在不同區域，也需要TSN才能有效運作。就乙太網路解決方案來說，現有的TSN乙太網路協定可重新用於車輛之中。
對於影像感測器和相機鏡頭介面，MIPI CSI-2(相機串列介面)和DSI-2(顯示串列介面)支援高速資料傳輸，是相機鏡頭系統、顯示器和資訊娛樂系統之間傳輸大量資料的理想選擇。MIPI聯盟和ASA聯盟(Automotive SerDes Alliance)正在進一步開發一種標準化的串列/解串(SerDes)解決方案。最終，ASA運動連接技術(ASA ML)將獲准與MIPI CSI-2整合。該合作中，也針對增強MIPI協定的安全性和用於相機鏡頭的非對稱乙太網路(高頻寬發送、低頻寬接收)進行研究。
LIN/CAN仍有用武之地 確定性乙太網路為明日之星
如今，車輛性能已不再取決於其行駛速度，重心逐漸放在車載網路於「車輪上的運算平台」的資料傳輸速度。雖然LIN和CAN等傳統協定將繼續發揮有限的作用，但MOST和FlexRay等一些協定將逐步遭到淘汰。以廠商的布局策略為例，安森美(onsemi)目前在車載網路領域的解決方案組合以許多現有的車載網路技術為基礎，包括LIN、CAN和FlexRay，而在未來幾年，該公司預計將陸續發布LIN和CAN產品的增強版本，並且因為對FlexRay的發展預期不樂觀，對該協定的投資即使有，也不會太多。
車輛架構的轉型也將驅動對於更大頻寬的需求。區域控制架構降低了布線成本和重量，將成為車輛的首選架構，而採訪該架構將需要TSN技術和更大的頻寬，特別是在區域之間的骨幹網路之上。針對大頻寬傳輸需求，確定性乙太網路(10BASE-T1S)將發揮重要作用，預期在不久的將來成為許多汽車製造商默認的首選技術。該技術的廣泛應用將推動車載網路標準化程度提高，並實現全自動駕駛所需的創新解決方案。此外，目前只有乙太網路解決方案才有機會提高車輛安全性並實現先進自動駕駛系統。
顯然，10BASE-T1S乙太網路將成為汽車產業的關注重點，廠商也陸續推出相關產品，例如安森美便已推出首批產品，並且正在開發第二代產品組合。未來，預期大多數汽車製造商都將採用區域控制架構，而10BASE-T1S將成為未來汽車通訊的基本元素，對於要求高傳輸量、高頻寬和高安全性的應用(如ADAS功能，包括完全自動駕駛)來說，尤其重要。
儘管LIN和CAN等現有協定將繼續應用於資料速率要求不高的應用場域，如車窗開啟、後視鏡折疊、座椅調整，現在也已經看到乙太網路正在取代CAN的部分市占比，業界也開始著重投入車用乙太網路，例如安森美目前的開發重點便是提供更豐富的10BASE-T1S乙太網路解決方案，為汽車產業提供滿足下一代汽車應用所需的高性能元件。乙太網路將是車輛面對區域控制架構轉型和自動化駕駛功能安全要求的關鍵技術，其標準技術及解決方案進展值得關注。
(本文作者為安森美模擬與混合信號事業部資深市場營銷經理)
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