【導讀】新的IEEE汽車以太網標準不斷湧現，10BASE-T1S以太網是最新標準之一。本文討論汽車行業的發展趨勢
，它們反映了汽車電子/電氣(E/E)架構的變化，以及新10BASE-T1S標準如何支持和推動這種新架構的部署。

大趨勢提供新機遇

汽車行業目前正在經曆大變革。汽車製造商需要快速針對幾個大趨勢提供解決方案，例如個性化
、電氣化、自動化和全麵互連。OEM需要徹底改變他們的E/E架構，以支持新功能。雖然這種變革帶來了重大的技術挑戰，但也為OEM提供了機會
，讓他們開始考慮在E/E架(jia)構(gou)中(zhong)不(bu)再(zai)使(shi)用(yong)基(ji)於(yu)獨(du)立(li)域(yu)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)

，因(yin)為(wei)隨(sui)著(zhe)一(yi)代(dai)代(dai)平(ping)台(tai)發(fa)布(bu)，此(ci)類(lei)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)隨(sui)著(zhe)控(kong)製(zhi)模(mo)組(zu)的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)而(er)變(bian)得(de)笨(ben)重(zhong)不(bu)堪(kan)。在(zai)架(jia)構(gou)發(fa)生(sheng)這(zhe)種(zhong)重(zhong)大(da)改(gai)變(bian)後(hou)，OEM可以集中精力開發更出色的技術解決方案，同時通過汽車個性化
、銷售服務和無線(OTA)升級等功能增加售後收入。該行業正在轉向一種常見的新架構，通常被稱為區域架構，並希望利用其他行業（特別是IT行業）的技術和經驗，使汽車成為車輪上的計算機。

區域架構按實際的物理位置，而不是按功能來決定連接
，基於獨立域的架構屬於後者（按功能來決定連接）。這種改變大大減少了汽車中的電子控製單元(ECU)的數量
，並且讓線纜總長減少達1 km1。其次，它讓硬件和軟件解耦，提供以服務為導向的架構(SOA)。許多OEM都開始大力投資軟件自主研發，希望能夠提供端到端解決方案，以簡化平台集成，提供更多跨職能的功能。2這(zhe)種(zhong)可(ke)擴(kuo)展(zhan)的(de)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)最(zui)大(da)限(xian)度(du)減(jian)少(shao)設(she)計(ji)變(bian)更(geng)，增(zeng)加(jia)新(xin)的(de)收(shou)入(ru)來(lai)源(yuan)，幫(bang)助(zhu)減(jian)少(shao)長(chang)期(qi)的(de)研(yan)發(fa)投(tou)資(zi)，縮(suo)短(duan)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)

，同(tong)時(shi)支(zhi)持(chi)多(duo)個(ge)車(che)型(xing)係(xi)列(lie)。

這些革命性的架構變革帶來了很多挑戰，促使許多OEM對整個組織進行重組
，從各個部門各自負責特定獨立域功能控製器，轉向集成度更高的跨職能組織。

汽qi車che正zheng快kuai速su成cheng為wei使shi用yong以yi太tai網wang設she備bei的de主zhu要yao領ling域yu
，在zai汽qi車che中zhong廣guang泛fan部bu署shu以yi太tai網wang則ze成cheng為wei成cheng功gong推tui出chu這zhe些xie新xin架jia構gou的de關guan鍵jian基ji礎chu之zhi一yi。以yi太tai網wang帶dai來lai了le所suo需xu的de擴kuo展zhan能neng力li
，支zhi持chi多duo種zhong速su率lv等deng級ji，是shi一yi種zhong成cheng熟shu可ke靠kao的de傳chuan輸shu媒mei體ti，支zhi持chi基ji於yu服fu務wu的de架jia構gou，采cai用yong充chong分fen開kai發fa的de安an全quan和he防fang護hu構gou建jian模mo塊kuai。以yi太tai網wang采cai用yong定ding義yi明ming確que
、易於理解的OSI模型，能夠更輕鬆的管理整個車輛的複雜網絡。

圖1.汽車的區域架構

汽車領域的獨特需求

雖然可以利用其他行業的許多以太網基本概念
，但汽車E/Ejiagouyouyixiedutedexuqiu，yincixuyaokaifaxinjishu。duiyuqiche，yigeguanjianyinsujiushijianqingqichedezhongliang
，zhehuizhijieyingxiangdaoqichedexingshilicheng。rujinshiyongdedianlanxianshushiqichezhongzuizhongdesangezixitongzhiyi（重達60千克）。3chuantongdeyitaiwangdianlanshiyongsigechafenduijinxingshujuchuanshu，zhehuizengdaqichedezhonglianghebuxianfuzaxing
，duiqicheyingyonglaishuobushizuijiaxuanze。weilejiejuezheyiwenti，kaifalexindeIEEE標準
，支持通過單對雙絞線進行以太網傳輸，此外，還通過區域架構縮短線纜線束的長度
，以顯著節省線纜成本並減輕重量。

哪些因素驅動對10BASE-T1S的需求？

suizhejiyuquyudejiagougainianbuduanfazhan
，weilechongfenliyongzhezhongxinjiagoudeyoushi，xianranxuyaojiangyitaiwanglianjiekuozhandaozhongduanchuanganqihequdongqi。xianyoudechuantonglianjiejishu（例如FlexRay和CAN）通常要求在網關中實現協議轉換，這可能導致成本、複雜性和延時增加。現有的汽車以太網技術（例如100BASE-T1）需要使用點對點交換連接
，無法滿足支持終端連接應用向以太網過渡的係統成本要求。所以
，IEEE呼籲提供解決此問題的方法。一些關鍵要求包括：4

●    實現比現有技術更快的通信速度；例如
，CAN(FD)

●    取代FlexRay等傳統車載網絡技術

●    如果使用100BASE-T1連接ECU不經濟高效，則需要100BASE-T1的替代方案

●    能夠支持簡單

、冗餘的傳感器網絡連接

什麼是10BASE-T1S？

10BASE-T1S規範是IEEE 802.3cg標準的一部分，於2020年2月發布。10BASE-T1S提供汽車以太網生態係統中缺失的一環，支持真正的以太網到邊緣連接，並滿足區域架構的需求。

10BASE-T1S與其他汽車以太網技術不同的一個獨特之處：它支持多點拓撲結構，所有節點都通過同一對非屏蔽雙絞線連接。這種總線配置提供一個優化的BOM
，隻需在每個節點上部署一個以太網PHY，無需采用與其他以太網技術關聯的切換或星型拓撲。該標準規定必須支持至少8個節點（可以支持更多節點），總線長度必須達到25米。

圖2.10BASE-T1S總線拓撲

該標準的另一個新特點是物理層衝突規避(PLCA)
，顧(gu)名(ming)思(si)義(yi)
，就(jiu)是(shi)避(bi)免(mian)共(gong)享(xiang)網(wang)絡(luo)上(shang)發(fa)生(sheng)衝(chong)突(tu)。這(zhe)種(zhong)配(pei)置(zhi)確(que)保(bao)確(que)定(ding)性(xing)最(zui)大(da)延(yan)時(shi)主(zhu)要(yao)由(you)網(wang)絡(luo)的(de)節(jie)點(dian)數(shu)量(liang)和(he)要(yao)傳(chuan)輸(shu)的(de)數(shu)據(ju)數(shu)量(liang)決(jue)定(ding)。每(mei)個(ge)節(jie)點(dian)都(dou)會(hui)獲(huo)得(de)傳(chuan)輸(shu)機(ji)會(hui)。如(ru)果(guo)彼(bi)時(shi)一(yi)個(ge)節(jie)點(dian)沒(mei)有(you)數(shu)據(ju)要(yao)傳(chuan)輸(shu)
，它(ta)會(hui)將(jiang)傳(chuan)輸(shu)機(ji)會(hui)移(yi)交(jiao)給(gei)下(xia)一(yi)個(ge)節(jie)點(dian)
，以(yi)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)可(ke)用(yong)的(de)10 Mbps帶寬。

由於它是交流耦合係統，所以也支持10BASE-T1S網絡供電。這樣可進一步節省電纜
，減小連接器的大小，並因電纜節省和連接器複雜性降低而實現更高的可靠性。數據線供電標準化(PoDL)可用於點對點配置，目前作為IEEE標準改進的一部分，也支持多點拓撲。

10BASE-T1S在汽車領域的應用廣泛多樣，多種傳感器和驅動器在車身領域、舒適性
、信息娛樂以及ADAS係統中的跨多個功能應用仍在探討中。

結論

汽車E/E架構正在經曆一場重大變革。向區域E/E架構過渡迫在眉睫。10BASE-T1Stigongqueshidelianlu，tongguoyouhuadeyitaiwangdaobianyuanlianjiezhichizhezhongguodu。zaizhegebushuguochengzhong，rengranxuyaokefuyixiewenti
，liruyitaiwanglianjiehuizengjiamokuaishishifangandeyuanjianchengbenhefuzaxing。10BASE-T1S通過降低係統成本，以及提供多種支持不同類型的信號鏈分區的產品選擇來解決這些問題。ADI公司積極參與標準化活動
，並與OEM密切合作
，以積極推動10BASE-T1S的推廣和部署，確保滿足他們的係統要求。

聯係ADI公司
，了解我們的10BASE-T1S產品
，以及我們計劃如何幫助在汽車領域推廣和部署10BASE-T1S。

參考資料

1 Cariad。2021年5月。

2Ryan Fletcher。“端到端汽車軟件平台用例。”McKinsey & Company
，2020年1月。

3 Dan Scott。“現今汽車領域的線束開發。”西門子公司
，2020年7月。

4 呼籲采用10Mb/s單根雙絞線以太網。IEEE 802.3以太工作組。

作者簡介

Fionn Hurley是就職於愛爾蘭利默裏克的ADI公司汽車座艙電子業務部的營銷經理。他於2007年加入ADI公司。之前擔任RF設計工程師。他畢業於愛爾蘭科克大學(UCC)，獲得電氣與電子工程學士學位。聯係方式：fionn.hurley@analog.com。

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