汽車技術(shù)革新背后的連接技術(shù)，用以太網(wǎng)連接器實現(xiàn)高速通信

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）數(shù)字化趨勢正在席卷全球各行各業(yè)，汽車行業(yè)也不例外。汽車行業(yè)在趨勢推動下呈現(xiàn)出以下幾大發(fā)展方向，一是車聯(lián)網(wǎng)，二是傳動系統(tǒng)電氣化和智能化混合操作，三是智慧交通，四則是自動駕駛。

這些新功能的實現(xiàn)基于幾方面，首先是需要各功能/系統(tǒng)連接性增強，其次是需要重復(fù)使用傳感器信號以及通過云與后端通信并將汽車融入群體智能。高帶寬、高頻數(shù)據(jù)傳輸是實現(xiàn)連接性的關(guān)鍵所在。

汽車技術(shù)中的基石——連接

汽車技術(shù)的發(fā)展和革命性的進(jìn)步可以用三個大趨勢來概括，互連、自動駕駛和電氣化。連接是這三個系統(tǒng)中的基礎(chǔ)且重要的組成部分。汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)水平的提高，以及汽車與其他汽車、基礎(chǔ)設(shè)施和云計算的連接，可以說“連接”這一環(huán)節(jié)是自動駕駛和電氣化的前提。

在汽車領(lǐng)域流行的總線技術(shù)大家應(yīng)該都有所了解，CAN、LIN、MOST等這些都有自己擅長的應(yīng)用，也是汽車實現(xiàn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)。不過隨著車載網(wǎng)絡(luò)容量需求的爆發(fā)式增長，上面這傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)受到的制約越來越大。汽車以太網(wǎng)在其中開始發(fā)揮出重要作用。

其實，以太網(wǎng)在通訊領(lǐng)域早已獲得了廣泛的應(yīng)用，不僅技術(shù)成熟、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，還具有高帶寬與低成本的優(yōu)勢。早先受制于電磁兼容（EMC）的問題沒有解決，導(dǎo)致這一技術(shù)在整車中沒有得到充分利用。隨著整車系統(tǒng)數(shù)據(jù)體量的不斷擴大，這些數(shù)據(jù)來自車輛（例如傳感器和ECU），還有一些將來自空中接口（例如動態(tài)地圖數(shù)據(jù)、軟件補丁、下載等），車載以太網(wǎng)作為車載網(wǎng)絡(luò)骨干，成了實現(xiàn)多層面高速通信的基石。

車載以太網(wǎng)連接的三條要求

汽車已經(jīng)進(jìn)入了軟件和連接的時代，在全球汽車行業(yè)，形成了一個全新的價值鏈。車載網(wǎng)絡(luò)和連接的核心是網(wǎng)絡(luò)的物理層—互連系統(tǒng)和布線/線束，對連接提出的需求，首先便是帶寬。例如具有66 -200MHz的100Mbit/秒的IEEE 100BASE-T1（IEEE802.3bw）、600MHz的1Gbit/秒得到IEEE 1000BASE-T1（IEEE802.3bp），這些以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)提供了汽車中傳輸數(shù)據(jù)越來越需要的大帶寬。同時，汽車以太網(wǎng)布線會更簡單，避免了光纖網(wǎng)絡(luò)（MOST）的所有缺點。在不久的將來，汽車可能會有5到15條100Mbit/秒的汽車以太網(wǎng)線或是5條1Gbit/秒的線束。

挑戰(zhàn)不僅僅是為更大的數(shù)據(jù)包提供更多的帶寬，連接需要更靈活，顯示出一定的設(shè)計彈性的。滿足OEM對汽車電子/電氣架構(gòu)的不同設(shè)計也是一個挑戰(zhàn)。例如，有些設(shè)計會使用更多的本地智能（分布在各種ECU或傳感器上），而有些設(shè)計則選擇在域ECU中設(shè)計更高計算能力的集中式體系結(jié)構(gòu)，不同的設(shè)計電磁兼容性也不盡相同，有些設(shè)計可能需要連接帶有更高水平的屏蔽，而有些應(yīng)用可能只需要簡單的無屏蔽連接。以太網(wǎng)連接需要為不同的EMC需求級別提供足夠靈活性。

最后一點則是可靠性，汽車并不是網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)流量的“正?！杯h(huán)境，振動、沖擊、熱、寒冷、潮濕、強性流體和車載電氣基礎(chǔ)設(shè)施中的電壓波動對管理數(shù)據(jù)流提出了嚴(yán)格的要求。車載連接器都需要足夠耐用才能發(fā)揮作用。

車載以太網(wǎng)連接系統(tǒng)

目前汽車連接器行業(yè)領(lǐng)先的以太網(wǎng)連接器供應(yīng)商分別是TE、安波福和羅森伯格。TE的MATEnet系列是一個端到端互連平臺，特色在于模塊化和可拓展小型化。根據(jù)TE給出的測試數(shù)據(jù)，MATEnet不僅展示了1000BASE-T1規(guī)范的1 Gbps性能，而且還展示了5 Gbps的未來潛力（采用替代技術(shù)）。

高頻、高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸對信號的完整性有嚴(yán)格的要求。MATEnet在性價比上極高，既不會給物理層芯片能力（尺寸、功耗）帶來高負(fù)擔(dān)，也不需要高端布線，能夠很輕松地集成到現(xiàn)有的汽車連接接口。

安波福的AMEC以及羅森伯格的MTD因為雙方技術(shù)合作，兩個系列在兩家廠商均有供應(yīng)。AMEC是汽車專用模塊化以太網(wǎng)連接器，特點在于結(jié)構(gòu)極為緊湊，采用單對雙絞線只有一對回路，占用空間極小，可以靈活運用各種設(shè)計。MTD在設(shè)計上也獨具匠心，采用蜂巢結(jié)構(gòu)設(shè)計，串?dāng)_低、對稱性好，線纜到連接器接口的特性阻抗控制過渡區(qū)具有顯著的優(yōu)勢。二者都是高規(guī)格車載以太網(wǎng)連接器中的熱門系列。

小結(jié)

越來越多的功能也開始在汽車以太網(wǎng)連接器中實現(xiàn)，如PoDL電力和數(shù)據(jù)的混合傳輸，HDBASET內(nèi)聯(lián)連接器全雙工數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊?。汽車對網(wǎng)絡(luò)和帶寬的需求還會持續(xù)增加，飛速發(fā)展的多功能汽車以太網(wǎng)連接器能夠提供無縫處理更多數(shù)據(jù)所需的性能，為汽車技術(shù)的發(fā)展構(gòu)建了堅實的基礎(chǔ)。