這在速度、容量、可靠性方麵給車載網絡(IVNs)帶來了重大影響，其中的影響之一是
，在高速低時延應用中，比如控製區域網(CAN)、FlexRay、本地互連網(LIN)
、麵向媒體的係統傳輸(MOST)和單邊半波傳輸(SENT)之類的總線缺少所需的帶寬。結果，這些傳統標準正逐漸被信息技術(IT)領域的先前已驗證的技術所取代。

 

當前的主要實例是汽車以太網，它覆蓋了電氣和電子工程師(IEEE)開發的四項標準。目前，汽車以太網將與涵蓋各種係統和子係統的多種總線共存。因此
，我們需要不同的測試方法
，來完成汽車和IVN的設計、驗證
、調試、排障、維護和保養。

 

發展趨勢：更多需求來自數據
、以太網
、標準化和生命周期。

 

今天的汽車有超過八十個電子控製單元(ECUs)
，CAN
、LIN、FlexRay、MOST和SENT一直承載著這些ECU和各種機載係統之間的信息，比如發動機
、傳動係統、傳輸
、刹車
、車身、懸架
、信息娛樂係統等(圖1)。此外，蜂窩和非蜂窩無線技術正把外部數據流傳送到信息娛樂係統、導航係統和交通信息係統。

 

圖1：在汽車係統中，不同的總線和數據速率提供了必要的通信功能。

 

處理更多的數據

 

在未來幾年中，我們預計每輛汽車中都會看到超過100個ECU，聯網的車內網絡每天會承載幾TB數據。我們預計汽車將繼續采用CAN、CAN-FD
、LIN、FlexRay、SENT和MOST；但是，當前頂端數據是FlexRay的10 Mbps及MOST的150 Mbps。當然，想“走得更快”總是說易行難，業界普遍采用CAN總線要求進行大規模重新設計
，才能提供必要的速度

、安全性和向下兼容能力。

 

隨著傳感器的數量越來越多，靈敏度越來越高
，它們會產生龐大的數據。可以想象，10~20個攝像頭，提供360度全景視圖，所有攝像頭都發送1080p (現在)或4K (將來)高清數據流，像素深度從16位提高到20位甚至24位。這些數字正在迅速疊加在一起：一個支持24位像素深度的4K攝像頭以每秒10-30幀的速率，生成每幀199 Mb的數據。盡管1 Gbps速率現在可能足夠了，但很快就需要10 Gbps (圖2)。

 

圖2：數量越來越多的傳感器和ECU之間需要更快的數據速率和更寬的帶寬。

 

目前
，IVNs采用預處理硬件
，在傳感器上執行數據精簡(即壓縮)。遺憾的是
，這會引入時延
，影響響應時間
，同時還會降低圖像質量
，從而限製可用的檢測距離。一個新興解決方案是以2 - 8 Gbps速率把原始數據傳送到集中式片上係統(SoCs)或通用處理單元(GPUs)，SoC或GPU可以對輸入的實時數據進行壓縮。IVNs正從扁平結構轉向域控製器結構，在域控製器結構中

，傳感器會把原始數據傳送到中央處理單元。

 

所需的通信流量正在不斷擴大，並隨著汽車到基礎設施(V2I)
、汽車到汽車(V2V)和汽車到萬物(V2X)技術不斷演進。所有這些都將在汽車操作和人機交互中發揮重要作用。

 

轉向汽車以太網

 

在汽車應用中
，優化數據利用率要求更快的吞吐量、更低的時延、更高的可靠性及更高的服務質量(QoS)，以保證汽車的安全可靠運行。隨著速度達到10 Gbps，汽車以太網將在承載高速數據通信方麵發揮越來越大的作用，包括：IEEE 802.3cg, 10BASE-T1, 10 Mbps
；IEEE 802.3bw, 100BASE-T1, 100 Mbps
；IEEE 802.3bp, 1000BASE-T1, 1 Gbps；以及IEEE 802.3ch, 10GBASE-T1, 2.5/5/10 Gbps。

 

考(kao)慮(lv)到(dao)可(ke)用(yong)的(de)數(shu)據(ju)速(su)率(lv)及(ji)對(dui)這(zhe)些(xie)性(xing)能(neng)的(de)需(xu)求(qiu)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)

，另(ling)外(wai)需(xu)要(yao)降(jiang)低(di)線(xian)纜(lan)重(zhong)量(liang)，許(xu)多(duo)業(ye)界(jie)觀(guan)察(cha)人(ren)員(yuan)在(zai)預(yu)測(ce)汽(qi)車(che)以(yi)太(tai)網(wang)的(de)發(fa)展(zhan)及(ji)聯(lian)網(wang)的(de)車(che)載(zai)節(jie)點(dian)數(shu)量(liang)時(shi)均(jun)非(fei)常(chang)樂(le)觀(guan)。

 

標準化：獲得全新商業優勢

 

zaizhenggeqichexingyefazhanshishang，changqiyilaiyouyizhongjidingdezuofameiyougaibian，najiushibiaozhunhua。zhezhongzuofarengjiangshiyong，yinweibiaozhunhuatigonglexuduozhongyaoyoushi，birujiajulegechangshangzhijiandejingzheng，jiangdileyuanqijianchengben，baozhenglehucaozuonengli。

 

總線拓撲和數據速率對比

 

在考慮不同的總線時
，每種總線對應的最大數據速率及其支持的網絡拓撲類型
，圖3彙總了部分數據。汽車以太網還增加了“交換式織物”功能，以在局域網(LANs)中實現有效的性能。它結合使用硬件和軟件，使用多台以太網交換機，控製網絡節點中的業務。織物網絡識別其所有路徑
、節點、要求和資源。在這種架構內
，可用的地址空間為224個，可以連接最多1600萬個節點或設備。

 

在新一代IVN領域
，標準化實例包括汽車以太網、MIPI A-PHY和HDBaseT汽車。通過采用IT領域經過驗證的技術，汽車行業將獲得明顯的全新商業優勢，因為未來的汽車正變成帶輪子的數據中心。

 

圖3：主要汽車總線特別適合特定距離的任務
，但其通用性也因此弱於基於以太網的網絡。

 

生命周期：從開發到保養

 

隨sui著zhe汽qi車che的de自zi主zhu度du越yue來lai越yue高gao，係xi統tong故gu障zhang導dao致zhi的de後hou果guo也ye變bian得de越yue來lai越yue嚴yan重zhong。為wei幫bang助zhu保bao證zheng這zhe些xie係xi統tong安an全quan可ke靠kao地di運yun行xing，車che載zai網wang絡luo測ce試shi在zai整zheng個ge汽qi車che生sheng命ming周zhou期qi中zhong的de重zhong要yao性xing在zai不bu斷duan上shang升sheng(圖4)。因此，審慎地選擇係統設計工具和IVN測試解決方案，滿足汽車生命周期所有不同階段的需求，將給一級供應商

、汽車OEM及汽車最終用戶帶來深入的優勢。

 

圖4：車載網絡測試在整個汽車生命周期中的重要性在不斷上升。

 

多維挑戰：並排測試多條總線

 

今jin天tian，汽qi車che正zheng采cai用yong各ge種zhong同tong時shi運yun行xing的de通tong信xin總zong線xian。因yin此ci，係xi統tong優you化hua和he調tiao試shi變bian得de非fei常chang困kun難nan，耗hao時shi也ye很hen長chang。並bing行xing使shi用yong所suo有you這zhe些xie技ji術shu

，而er且qie是shi在zai車che輛liang有you限xian的de空kong間jian內nei
，會hui導dao致zhi電dian磁ci幹gan擾rao(EMI)
、信號質量差
，並可能會導致關鍵係統故障。

 

測試車載網絡要求在整個車輛中進行可靠性校驗，包括互操作能力、抗幹擾能力、串擾和幹擾源。檢驗運行功能和通信可靠性將涵蓋汽車內部每一個ECU管理的連接總線的係統(圖5)。隨著汽車的數據密集度越來越高，測試對保證生命周期所有階段的安全可靠運行變得至關重要
，包括開發、驗證、生產、維護和保養。

 

圖5：采用以太網作為各個係統通信的中央樞紐，目前這些係統均依賴各種專用總線。

 

測試挑戰#1：調試總線問題

 

CAN

、LIN和FlexRay均是相對成熟的總線協議，設計目標是強健、容易集成。即便如此，車載通信可能仍會受到噪聲、電路板布線及啟動/關閉定時的影響，產生總線錯誤過多及鎖定等問題。CAN、LIN和FlexRay的常見問題包括排除信號問題，調試解碼後的協議，了解多條通道
、傳感器和激勵器。在SENT中，很難先配置示波器解碼快速和低速通道SENT消息，然後再觸發解碼後的信息。

 

如前所述，多條總線在汽車封閉的空間內同時運行，可能會產生EMI，導致信號質量差。預一致性測試可以幫助您隔離和識別信號質量問題和總線性能問題的成因，另外還可以改善針對相關標準通過EMI和電磁兼容性(EMC)正式測試的能力，如CISPR 12、CISPR 25
、EN 55013、EN 55022 (被EN 55032替代)和CFR Title 47, Part 15。

 

測試挑戰#2：檢驗電氣一致性

 

保證汽車之間及汽車內部可靠的低時延數據流，對整個係統的安全運行至關重要。與CAN、 LIN等不同，汽車以太網擁有IEEE和OPEN聯盟規定的一套複雜的一致性測試
，包括各種電氣要求，以確保滿足標準。這些測試通常在設計、驗證和生產過程中執行。在汽車以太網中，物理(PHY)層電氣測試覆蓋發射機/接收機（收發機）性能的多個關鍵指標。這些測量的具體目標

，是測試物理介質連接（PMA）相對於各種電氣參數據的一致性。

 

測試挑戰#3：驗證協議一致性和係統性能

 

汽車以太網采用全雙工操作
，因此鏈接的兩台設備可以同時收發數據。與傳統共享網絡相比
，這提供了三個相關優勢：第一
，兩台設備可以一次收發數據，而不是輪流收發數據

；第二，係統的總帶寬要更大；第三
，全雙工可以在不同的設備對（如主設備和從設備）之間同時實現多個會話。

 

除了這些複雜情況外
，汽車工程師還麵臨著另一項挑戰：采用PAM3xinlingjinxingquanshuanggongtongxin
，shiqihennanxianzhakanqicheyitaiwangyewu
，ranhouzaiquanmianbiaozhengxinhaowanzhengxing。ruguoxiangzailianlushangzhixingxinhaowanzhengxingfenxi
，bingzaizhenshixitonghuanjingzhongjiemaxieyi(使用示波器)

，設計人員必需分開查看每條鏈路
，這要求先隔離信號
，然後才能執行分析。

 

測試挑戰#4：獲得排障和調試所需信息

 

不管問題是總線性能
、EMI、dianqiyizhixinghaishixieyiyizhixing，douyoulianggejichuzhibiaojuedingzhexinhaozhiliang，jinerjuedingshujuxingneng，najiushifuduhedingshi。zhelianggezhibiaojingqueyunxing
，duibaozhengshuzixinxitouguozongxianchenggongchuanshubibukeshao。youyuzongxiansuduyuelaiyuekuai
，xinhaotiaozhijishuyuelaiyuefuza（如PAM3），這一點也變得越來越困難。示波器是首選的測量工具

，但如果沒有足夠的頻率覆蓋範圍、通道數、附件和屏幕分析功能，排障和調試過程可能會變得異常繁瑣耗時。

 

解決方案：借助標準化的力量

 

如前所述，標準化是汽車行業長期來既定的一種作法。以史為鑒，這一概念也可以用來為IVN測(ce)試(shi)選(xuan)擇(ze)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。標(biao)準(zhun)化(hua)通(tong)過(guo)采(cai)用(yong)統(tong)一(yi)的(de)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)，可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)您(nin)管(guan)理(li)測(ce)試(shi)成(cheng)本(ben)。例(li)如(ru)，選(xuan)擇(ze)能(neng)夠(gou)簡(jian)便(bian)適(shi)應(ying)更(geng)高(gao)速(su)度(du)的(de)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)

，可(ke)以(yi)讓(rang)您(nin)提(ti)高(gao)測(ce)試(shi)測(ce)量(liang)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)資(zi)金(jin)利(li)用(yong)率(lv)。

 

在(zai)現(xian)實(shi)世(shi)界(jie)中(zhong)，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)汽(qi)車(che)及(ji)機(ji)載(zai)係(xi)統(tong)在(zai)整(zheng)個(ge)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)中(zhong)不(bu)同(tong)的(de)職(zhi)責(ze)劃(hua)分(fen)。如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)統(tong)一(yi)的(de)戰(zhan)略(lve)，那(na)麼(me)常(chang)見(jian)的(de)作(zuo)法(fa)會(hui)導(dao)致(zhi)不(bu)同(tong)部(bu)門(men)之(zhi)間(jian)隨(sui)意(yi)使(shi)用(yong)測(ce)試(shi)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)，最(zui)終(zhong)積(ji)重(zhong)難(nan)返(fan)。讓(rang)我(wo)們(men)更(geng)仔(zai)細(xi)地(di)考(kao)查(zha)一(yi)下(xia)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)中(zhong)哪(na)些(xie)一(yi)般(ban)特(te)點(dian)和(he)具(ju)體(ti)特(te)點(dian)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)您(nin)降(jiang)低(di)測(ce)試(shi)成(cheng)本(ben)
，同(tong)時(shi)保(bao)證(zheng)在(zai)汽(qi)車(che)的(de)整(zheng)個(ge)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)中(zhong)實(shi)現(xian)一(yi)致(zhi)的(de)結(jie)果(guo)。

 

泰克解決方案揭秘

 

泰克與汽車行業工程師
、第三方解決方案提供商和標準機構密切合作，為車載網絡驗證、調試和一致性測試研製出各種創新解決方案。泰克解決方案包括行業領先的示波器、探頭、信號源
、頻譜分析儀和軟件。通過為應用優化的軟件解決方案
，這些解決方案可以配置成測試CAN、CAN-FD
、FlexRay、LIN
、SENT、汽車以太網等總線。泰克應用軟件提供了高級分析功能
，通過自動實現各種規程、測量和報告編製工作，節省了工程師的時間。圖6概括介紹了泰克解決方案
，其在三個關鍵領域滿足了測試和分析需求：信號質量
，PMA發射機一致性測試，專用總線。

 

圖6：可以為車載網絡應用簡便創建適當的解決方案。

 

展望未來，泰克已經宣布支持HDBaseT聯盟。我們將與其開發者Valens一道，提供一致性測試和協議分析解決方案。HDBaseT汽車可以使用稱為隧道的技術，承載音頻、視頻、以太網、USB、PCIe等信息。在本質上
，隧道技術把業務數據封裝在一個數字“包裝”中，沿著常駐協議傳送到預計目的地，然後再以原來的形式拆包處理。HDBaseT汽車通過一條UTP電纜（最長50英尺或15米）提供幾GB速率的原生網絡功能

，同時滿足了汽車領域嚴格的EMC要求。

 

確que保bao現xian代dai汽qi車che之zhi間jian及ji內nei部bu可ke靠kao的de低di時shi延yan數shu據ju流liu量liang，對dui整zheng個ge係xi統tong的de安an全quan可ke靠kao運yun行xing至zhi關guan重zhong要yao。由you於yu當dang前qian及ji未wei來lai汽qi車che設she計ji中zhong使shi用yong的de總zong線xian數shu量liang不bu斷duan攀pan升sheng，實shi現xian這zhe一yi目mu標biao正zheng變bian得de越yue來lai越yue困kun難nan。泰tai克ke及ji其qi解jie決jue方fang案an合he作zuo夥huo伴ban創chuang造zao出chu統tong一yi的de車che載zai網wang絡luo測ce試shi方fang法fa。在zai所suo有you主zhu要yaoIVNzhongjizaizhenggeqicheshengmingzhouqizhong，womenkeyibangzhuninjinindetuanduibaxinshejigengkuaiditourushengchan
，jiakuaiyanzhengceshi
，zengqiangyizhixingceshi，youhuashengchanceshi
，jianhuafuwuheweixiuhouceshi。zuizhongjieguo，keyidadazengqiangninmanzuchengbenheshijianbiaodenengli。

 

 

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