新的IEEE汽車以太網標準不斷涌現，最新的標準之一是10BASE-T1S以太網。本文討論汽車行業的趨勢 行業決定了車輛電氣/電子 （E/E） 架構的變化，以及新的 10BASE-T1S 標準如何支持和啟用這種新架構的推出。

大趨勢帶來新機遇

汽車行業目前正在經歷其最具革命性的時期之一。汽車制造商需要快速為個性化、電氣化、自動駕駛和完全連接等幾個重大大趨勢提供解決方案。OEM 將需要從根本上修改其 E/E 架構以支持新功能。雖然這場革命帶來了重大的技術挑戰，但它也為 OEM 提供了一個機會，讓他們考慮將 E/E 架構從基于域的解決方案中移開，這些解決方案在平臺世代的連續附加組件中變得笨拙。通過這一重大架構變更，OEM 可以專注于實現卓越的技術解決方案，同時通過車輛個性化、服務銷售和無線 （OTA） 升級等功能增加新的售后收入來源。該行業正在被一種常見的新架構所吸引，通常被稱為區域架構，并希望利用其他行業的技術和經驗教訓，尤其是IT部門 - 使汽車本質上是車輪上的計算機。

區域體系結構通過物理位置而不是功能來確定連接，就像在基于域的體系結構中一樣。此更改顯著 減少車輛中電子控制單元 （ECU） 的數量，并可行駛多達 1 公里1線束布線。其次，它將硬件和軟件分離，提供面向服務的體系結構（SOA）。許多原始設備制造商正在大力投資，將軟件的所有權引入內部，旨在提供端到端的解決方案。 簡化了平臺的集成，并提供了更多的跨職能功能2.這種可擴展的軟件平臺方法將最大限度地減少變體，開放 新的收入來源的機會，導致長期減少研發投資，并縮短開發時間，同時支持多個汽車生產線。

這些革命性的架構變化帶來了許多挑戰，并導致許多 OEM 重組其整個組織，使其遠離個人 擁有所有權的組，僅提供特定的領域職能，并面向更集成的跨職能組織。

汽車正迅速成為以太網設備的主要消費者，在車輛中廣泛部署以太網被視為以太網設備的關鍵支柱之一。 成功引入這些新架構。以太網帶來所需的可擴展性，支持多種速度等級，是一種經過驗證的強大傳輸介質， 支持基于服務的體系結構，并具有完全開發的安全和安保構建塊。以太網具有明確定義且易于理解的 OSI 模型， 使管理整個汽車網絡的復雜性變得更加容易。

汽車的獨特方面

雖然其他行業可以利用許多基本的以太網概念，但汽車 E/E 架構有一些獨特的要求： 決定了對新技術開發的需求。汽車的一個重點是減輕車輛的重量，這對車輛有直接影響 范圍。目前使用的線束是車輛中最重的三個子系統之一（重達 60 kg）3.傳統的以太網電纜使用四個差分對進行數據傳輸，增加了重量和布線復雜性，這對于汽車應用來說不是最佳選擇。為了解決這個問題，新的IEEE標準 開發用于支持通過單根雙絞線電纜進行以太網傳輸，再加上通過區域 架構，可以顯著節省電纜并減輕重量。

是什么推動了對 10BASE-T1 的需求？

隨著基于區域的架構概念的發展，很明顯，需要以太網連接到邊緣傳感器和執行器。 以充分利用此新體系結構的優勢。現有的傳統連接技術（如FlexRay和CAN）通常需要協議轉換 在網關中實施，這可能會增加成本、復雜性和延遲。現有的汽車以太網技術（如100BASE-T1）不符合系統要求 支持將邊緣連接應用過渡到以太網的成本，因為該技術需要使用點對點交換連接。結果 是IEEE對此問題提供解決方案的興趣呼吁。一些關鍵要求包括：4

比現有技術更快的通信;例如，CAN（FD）

取代傳統的車載網絡技術，如FlexRay

100BASE-T1 的替代方案適用于 ECU，其中 100BASE-T1 既不具有成本和能源效率

能夠支持簡單和冗余傳感器網絡的連接

什么是 10BASE-T1S？

10BASE-T1S 規范是作為 IEEE 802.3cg 標準的一部分制定的，該標準于 2020 年 2 月發布。10BASE-T1S提供了汽車以太網生態系統中缺失的環節，實現了真正的以太網到邊緣連接，并滿足了區域架構的需求。

與其他汽車以太網技術不同的是，10BASE-T1S的一個令人興奮的獨特方面是支持多點拓撲，所有節點都通過同一根非屏蔽雙絞線電纜連接。此總線實現提供了優化的 BOM，只需要在每個節點中有一個以太網 PHY，無需與其他以太網技術相關的交換機或星形拓撲實現。該標準規定必須至少支持八個節點（可以支持更多節點），并且總線長度必須長達 25 m。

該標準的另一個新方面是物理層沖突避免（PLCA），顧名思義，它避免了共享網絡上的沖突。此實現可確保確定性的最大延遲，主要由網絡上的節點數和要傳輸的數據量決定。每個節點都被分配了一個傳輸機會。如果節點當時沒有要傳輸的數據，它會將傳輸機會移交給下一個節點，從而支持可用的 10 Mbps 的非常高利用率。

通過10BASE-T1S網絡供電也是可能的，因為它是一個交流耦合系統。這進一步節省了電纜，減小了連接器尺寸，并改進了 通過降低電纜和連接器的復雜性實現可靠性。數據線路供電 （PoDL） 標準化 — 現已可用于點對點 實施 — 作為 IEEE 標準增強功能的一部分，正在進行中，以支持多點拓撲。

10BASE-T1S在汽車中的應用廣泛而多樣，有許多傳感器和執行器，涉及車身領域的多種功能，舒適性， 信息娛樂和正在討論中的ADAS。

結論

汽車 E/E 架構正在經歷革命性的變化。向區域 E/E 架構的過渡迫在眉睫。10BASE-T1S 提供缺失的鏈路 通過優化的以太網到邊緣連接來支持這種過渡。在這次推出中仍有一些障礙需要克服，例如認為以太網 連接性增加了模塊實現的組件成本和復雜性。10BASE-T1S通過提供更低的系統成本和支持不同類型信號鏈分區的各種產品選項，直接解決了這些問題。ADI公司通過積極參與標準化活動和密切的OEM合作，積極參與推動10BASE-T1S的推出，以確保滿足其系統要求。

審核編輯：郭婷