◆王 鑫 田麗媛

車載以太網(wǎng)技術發(fā)展與測試方法研究

◆王 鑫 田麗媛指導老師

（長春工業(yè)大學 吉林 130000）

隨著信息技術的快速發(fā)展，以太網(wǎng)技術在汽車領域獲得了廣泛應用，而且發(fā)展前景十分廣闊。本文分析了車載以太網(wǎng)技術的內涵，針對性地指出了其在車載中的具體應用，以期獲得預期的發(fā)展與測試效果。

車載；以太網(wǎng)；發(fā)展；測試

近年來，汽車電子產品的數(shù)量不斷增多，車內電控系統(tǒng)的規(guī)模也逐漸增大，且功能各不相同，對車載網(wǎng)絡提出了不同的要求，比如成本低、安全性能高等，以往傳統(tǒng)的CAN總線已經無法滿足車載新需求。同時，智能汽車的出現(xiàn)也使得駕駛者的期待越來越高，需要新型的車載總線，車載以太網(wǎng)得到了人們的廣泛關注，實現(xiàn)了快速程序刷新以及視頻、音頻等功能。

1 車載以太網(wǎng)內涵

隨著科學技術的快速發(fā)展，車輛開始廣泛采用車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、云服務以及大數(shù)據(jù)等新興技術，當前的車載總線無法滿足車載測試需求，亟須可擴展、可開放且兼容性較強的車載網(wǎng)絡系統(tǒng)。車載以太網(wǎng)主要利用了汽車內部電子單元與以太網(wǎng)技術，在傳輸數(shù)據(jù)信息時只需要利用但對非屏蔽雙絞線即可實現(xiàn)，運行速率較高，且電磁輻射低，降低了功耗，更好滿足了車載的實時性與同步性。車載屬于下一代的車載局域網(wǎng)絡技術，具備明顯的總結優(yōu)勢，在通信網(wǎng)絡方面得到了廣泛采用，解決了當前的總線技術難題。

2 車載以太網(wǎng)協(xié)議結構

車載以太網(wǎng)屬于協(xié)議簇，分為多個不同層次，包括傳輸層、網(wǎng)絡層、應用層以及數(shù)據(jù)鏈路層等方面，且每層均具備高層應用程序。一是物理層，采用BroadR-Reach技術，其采用了標準的MAC層接口，可以與以太網(wǎng)類型相同的數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)邏輯分層，以相同的方式運行高層協(xié)議軟件。利用BroadR-Reach技術可以將MAC層數(shù)據(jù)轉換為三元信號，在低頻率范圍內實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，在降低運行成本的基礎上加快數(shù)據(jù)的傳輸效率。同時，類似于其他車載網(wǎng)絡系統(tǒng)，BroadR-Reach還可以實現(xiàn)電流隔離，達到額定標準數(shù)值。BroadR-Reach技術可以同時在以太網(wǎng)節(jié)點上發(fā)送與接收數(shù)據(jù)信息，采用回音抵消以及混合電纜等特殊技術方法，相較傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡，BroadR-Reach系統(tǒng)更為復雜，測試工程人員無法在開發(fā)以太網(wǎng)期間實現(xiàn)移植。二是AVB協(xié)議簇，隨著駕駛輔助領域中信息技術的廣泛應用，汽車系統(tǒng)中需要傳輸更多的音頻數(shù)據(jù)信息，以太網(wǎng)音視頻橋接技術得到了廣泛應用。AVB具備較高的服務水平，可以及時傳輸數(shù)據(jù)信息，可以通過AVB協(xié)議部署于汽車中，實現(xiàn)了同步協(xié)議、排隊協(xié)議、音視頻傳輸協(xié)議等功能。三是TCP/IP協(xié)議簇，其屬于網(wǎng)絡結構中的核心組成部分，屬于OSI模型的傳輸層，在上方軟件與下方硬件之間位于重要連接點的位置，主要在互聯(lián)網(wǎng)中利用高層軟甲提供重要服務，為網(wǎng)絡層協(xié)議與高層應用需求搭建橋梁，TCP/IP屬于兩個關鍵傳輸協(xié)議，可以實現(xiàn)主機之間的計時通信，包括傳輸控制協(xié)議與用戶數(shù)據(jù)協(xié)議等兩個方面。四是應用層協(xié)議，主要指的是用戶與網(wǎng)絡之間的交互界面，覆蓋了OSI參考模型的第5層至第7層，期間技術人員在結合用戶需求的基礎上提供多種應用協(xié)議，包括流媒體服務、通信控制、超文本傳輸協(xié)議以及連接管理等方面。

3 車載以太網(wǎng)測試

隨著汽車數(shù)量的不斷增加，人們對其性能及要求水平也在不斷提升，為了進行完善的測試，需要汽車車載系統(tǒng)具備較高的品質、可靠性以及安全性，加快研發(fā)速度，從而可以及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取針對性的解決措施，以有效降低運行成本。

3.1 傳統(tǒng)以太網(wǎng)與車載以太網(wǎng)測試的區(qū)別

以太網(wǎng)主要用于家庭與工作單位中，屬于有線網(wǎng)絡標準，最為常用的技術方法。傳統(tǒng)以太網(wǎng)與車載以太網(wǎng)測試技術存在較大差異，比如在傳統(tǒng)的IT行業(yè)中，人們對以太網(wǎng)的一致性要求較低，且并未出臺完善的測試標準，而車載以太網(wǎng)的測試要求較高，由專門的組織結構設定，參數(shù)信息更為完善。

3.2 車載以太網(wǎng)測試

車載功能逐漸增大，且變得更為復雜，為了在保證覆蓋率的基礎上，實現(xiàn)標準測試，降低運行成本，相關技術人員應綜合采用功能測試、網(wǎng)絡安全測試以及一致性測試等方法，根據(jù)國際通用的V模型設計以太網(wǎng)流程，實車測試、部件測試以及系統(tǒng)測試等均屬于車載以太網(wǎng)的測試階段，且內容大體一致，其中一致性測試主要包括互操作性能、穩(wěn)定性以及標準一致性等方面，而性能測試則主要模擬真實的通信場景，綜合采用多種度量與功能測試方法，比如抖動、服務質量、延遲以及時間同步等方面。部件測試包括OEM自定義測試以及AVnu定義測試，系統(tǒng)測試則分為網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡診斷、刷寫測試以及網(wǎng)關路由測試等方面。除此之外，實車測試主要為OEM定義測試內容，包括以太網(wǎng)相關測試流程，在整個車載測試期間綜合采用網(wǎng)絡安全以及以太網(wǎng)基礎測試方法。

4 車載以太網(wǎng)技術的發(fā)展趨勢

4.1 以太網(wǎng)通用技術

在當前汽車行業(yè)中，其采用的車載網(wǎng)絡技術無法保證外部設備與網(wǎng)絡服務要求，這主要因為其使用的車載標準只適用于汽車領域，范圍較窄，比如汽車內部網(wǎng)絡通信協(xié)議、局域互聯(lián)網(wǎng)絡、控制局域網(wǎng)絡等方面。同時，以太網(wǎng)的成熟性與開放性更強，將其應用至汽車領域中可以有效降低成本費用，獲得預期的測試效果。比如在汽車領域中應用以太網(wǎng)物理層面的車輛診斷標準，其主要以以太網(wǎng)為中心，采用了IP協(xié)議方法，可以實時更新車載診斷系統(tǒng)與電子控制單元，摒棄了以往CAN總線的測試方法。同時，在以往CAN測試過程中，數(shù)據(jù)上傳需要較長時間，而采用以太網(wǎng)技術后，可以在較短時間內邊完成千兆字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸工作。由此看出，以太網(wǎng)技術可以減少數(shù)據(jù)的傳輸時間，在降低服務與生產成本的基礎上，獲得預期的測試效果。

4.2 高層對帶寬應用需求增大

當前電子技術在汽車行業(yè)中獲得了廣泛應用，車載設備中開始廣泛采用大量的智能電子產品，且云理念的興起也使得智能視覺技術以及高級駕駛輔助系統(tǒng)在車載系統(tǒng)中廣泛采用，比如測試駕駛員意圖、檢測車道偏離情況以及信息娛樂現(xiàn)代化信息平臺等方面，這些均可看出汽車電子市場發(fā)展前景良好。同時，車載子系統(tǒng)的數(shù)量不斷增多，數(shù)據(jù)信息的共享功能也更為完善，攝像頭的分辨率越來越高，可以滿足車載系統(tǒng)的多樣化需求。調查顯示，在帶寬方面無法很好地使用車載網(wǎng)絡系統(tǒng)，且CAN等車在網(wǎng)絡標準也處于停滯不前的發(fā)展階段，應采用更為先進的新興技術。MOST總線帶寬性能良好，使用了多臺共享設備，屬于常規(guī)架構，且以太網(wǎng)采用星形連接方式，可以為各鏈接網(wǎng)絡提供專項帶寬，提高了測試性能。

4.3 以太網(wǎng)的開放與互聯(lián)擴展性能

隨著高級駕駛輔助系統(tǒng)的日益復雜，汽車行業(yè)需要簡單且標準的測試方法，以隔離各子系統(tǒng)，在滿足互操作性與重用性的基礎上，將車載系統(tǒng)看作開展網(wǎng)絡的管理運營活動，而以太網(wǎng)可以更好滿足上述要求，因此應將以太網(wǎng)作為車載主干網(wǎng)絡，并廣泛應用至各個領域，尤其有效應用至帶寬需求量較大的領域中。以太網(wǎng)具備較強的擴展性與開放靈活性，可以更好遠程處理信息符號，車載網(wǎng)絡與Web應用程序主要利用車載網(wǎng)絡接口連接過渡，增大了與外界交流的頻率，且交流變得更為通暢。比如當前我國發(fā)展速度較快的基礎數(shù)據(jù)傳輸以及汽車應用等系統(tǒng)。

5 結束語

隨著電子市場的快速發(fā)展，汽車車載網(wǎng)絡中開始廣泛采用以太網(wǎng)，且得到多方認可。在車載中采用以太網(wǎng)技術，可以加快此行業(yè)的發(fā)展進程，在降低應用成本的基礎上，優(yōu)化完善帶寬，獲得預期的應用效果。

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