隨著汽車技術的不斷向前發展，用戶對汽車的智能化、自動化、網聯化的需求也在不斷提升。毫無疑問，擁有良好用戶體驗的汽車將贏得購車用戶的追捧，促使汽車制造商不斷增加新的服務以滿足用戶的需求，而不斷增加的服務實施需要大量的ECU安裝車內以完成預設功能，這些ECU將會增加網絡端口數量和車內傳輸的數據量，海量的數據傳輸使得傳統的車載通信總線無法滿足要求。現階段，盡管車載以太網總線已經被應用于車內進行數據傳輸，但是車載以太網總線的傳輸帶寬仍然是100Mbps，最大傳輸不超過1Gbps，其傳輸媒介仍然采用銅。然而，伴著在ADAS、自動駕駛、車載娛樂的全面發展要求更多傳感器接收越來越多的低延遲和確定性的數據傳輸、高分辨率視頻流量的傳輸以及5G 等更快的無線連接技術促使智能汽車能夠相互交換傳感器和控制信息等，使得車載網絡的通信帶寬需求呈爆炸式增長，導致了現階段1Gbps的車載以太網傳輸帶寬難以滿足不斷增加的車載網絡數據的傳輸需求。

為了支撐更高傳輸帶寬，彌補現有車載以太網采用非屏蔽銅雙絞線進行傳輸數據的弊端，抓住用戶需求中的痛點，赫千科技將傳統以非屏蔽銅雙絞線作為車載以太網的傳輸媒介替換為以光纖作為車載以太網總線傳輸，打造全光網絡的通信架構在整車網絡進行應用，如圖1所示。采用全光網絡的通信架構，能夠支持更高帶寬（>25Gbps）、更低延遲、更低成本、更長壽命，更短的開發周期。 

圖1 赫千科技全光網絡通信架構示意圖

√ 為何采用光纖以太網？

盡管光纖與金屬銅線在車載以太網中都能夠作為傳輸介質，但是采用光纖作為傳輸介質相比金屬銅線，更具有優勢，具體體現在以下幾個方面：

■ 采用光纖具有更優越的EMC性能

由于金屬銅線作為導體在進行加工過程中，很難精確的保證每根銅線的加工工藝、純度都完全相同或后續在雙絞線制作過程中存在差異，可能會導致兩根非屏蔽銅雙絞線的長度或阻抗存在差異。在這種情況下，差分信號經過銅雙絞線進行傳輸的過程中將產生時間偏差或信號幅度偏差，如圖2所示。盡管信號發送端的信號在發出一個精確的差分信號，但差分信號在通過存在差異的單對銅非屏蔽雙絞線時，從差分信號模式轉化為共模模式的能量變化將會發生，使得在接收端中產生信號差模能量的減少，從而形成了非必要的共模干涉，使得采用銅線傳輸車載以太網總線存在電磁干擾，導致對車內ECU、執行器產生嚴重影響。但是，采用光纖作為傳輸介質，由于光的傳輸特性，并不會產生EMC方面的問題，不會對車內的ECU、執行器產生影響。因此，相比于銅線作為傳輸介質，采用光纖作為傳輸介質具備更優異的EMC性能。 

圖2 車載網絡中電磁干擾產生示意圖

■ 采用光纖具有更低的成本

EMC 認證是 TIER-1 和 OEM 平臺驗證的關鍵步驟之一，通信速率超過 100 Mbps 的銅鏈路需要復雜且昂貴的解決方案以符合 OEM 嚴格的 EMC 規范：高質量屏蔽、受控雙絞線、復雜的直插式連接器等。相比銅，采用光纖作為傳輸介質并不會產生EMC問題，光纖通信端口可以更容易地通過EMC驗證，能夠降低線束和連接器的成本。另外，還能夠節約開發和調試階段的資源使用，縮短開發周期，降低人力和物料成本。

■ 采用光纖通信使得PHY連接器具有更小尺寸

相比銅線制成的非屏蔽雙絞線通信，采用光纖通信時，物理層芯片設計無需考慮昂貴的EMC安全電路設計以及合適的電磁組件，因此光纖通信中的物理層芯片設計比銅雙絞線通信的物理層要簡單，使PHY連接器具備更小的尺寸。

√ 赫千科技自研高速光纖TSN集中式架構

赫千科技獨立研發的高速光纖TSN集中式網關架構的應用使得基于集中式網關架構能夠以超高帶寬、超低的延遲、低成本、確定性的通過光纖進行傳輸海量車載網絡通信數據，最大支持傳輸10Gbps的傳輸速率并且具有優異的EMC性能；

主要應用包括 ADAS系統、自動駕駛系統、360°環視系統、車載信息娛樂系統、BMS系統和集中式計算架構，當這些系統都采用光纖進行通信時，車載網絡儼然成為全光網絡通信的集中式架構。

圖3為赫千科技自研的高速光纖TSN集中式架構的一種配置方案，采用4個域TSN網關通過塑料光纖相互連接，并可以通過光纖連接至中央計算單元進行數據處理，其中，域TSN網關A接入4個GMSL的攝像頭，域TSN網關B接入ETH攝像頭、ETH激光雷達、ETH 4D 毫米波雷達，域TSN網關D接ETH攝像頭、ETH補盲激光雷達。高速光纖TSN集中式架構最大支持10Gbps的傳輸速率，采用塑料光纖進行傳輸，同時也支持采用銅線進行傳輸。 

圖3 赫千科技自研的高速光纖TSN集中式架構的一種配置方案

高速光纖TSN集中式架構以10G TSN Switch作為核心單元，擴展出10G Fiber、10G electronic、1G POF以及100/1000Base-T1等網絡接口。TSN交換單元支持IEEE802.1 AS，IEEE802.1Qav，IEEE802.1Qbv的TSN協議，以及二層交換機相關標準協議。TSN交換單元還支持多路GMSL攝像頭/以太網攝像頭/激光雷達/4D毫米波雷達等傳感器的接入，傳感器采集的圖像或點云數據通過以太網1722封包后由10G TSN Switch進行轉發，傳送至終端網關進行圖像幀緩存、縮放、混合等處理，最終輸出至顯示接口。

綜上所述，采用光纖作為車載以太網總線通信的傳輸媒介，相比于銅雙絞線，能夠具有傳輸更高的帶寬、更低的延時、更優異的EMC性能、更低成本等優點。相信在不久的將來，在赫千科技等優秀企業的推動下，基于車載以太網的全光網絡通信架構將會在車輛廣泛應用，進一步給用戶帶來更良好的體驗。

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