汽车通信中以太网技术的应用研究

苏志和

（广州市交通技师学院，广东 广州 510540）

1 汽车通信中以太网技术的相关概述

1.1 车载以太网的含义

所谓车载以太网是指技术人员根据汽车内部电子元件的结构特征和以太网技术的安装需求来实现各功能模块的互通互联。目前，车载以太网技术已经趋于成熟，技术人员可以利用四对非屏蔽双绞线进行数据传输，能够达到100 M/s 甚至更高的信息传送速度。与传统的汽车通信网络技术相比，车载以太网技术能够有效降低功耗，辐射较小，并且稳定性更高。

1.2 汽车通信系统的应用特点

不同类型的汽车系统所使用的通信形式也存在明显的差异。集中式的娱乐系统需要较高的信息传送速度，并且要实现无线传送。目前应用比较频繁的有MOST 通信协议，由于MOST 总线是利用塑料光纤进行信息传送，对光纤的弯曲度有较高的限制，这就影响了该布线方式的应用范围。高安全的线控系统需要对汽车运行过程中产生的物理信息进行及时、精准的检测和控制，通信容错性较低，需要技术人员利用TTCAN、TTP、FlexRay 等通信协议进行系统建设[1]。

1.3 车载以太网的主要技术

1.3.1 物理层PHY

由于车载以太网采用单对非屏蔽线缆进行装置连接，需要技术人员对非屏蔽双绞线进行传输距离的设置，要优化车载以太网的EMC 功能设计。通常，100兆的车载以太网的PHY 采用了1M 以太网技术，因此技术人员应当利用回声抵消来实现双向通信。与传统的干扰器相比，车载以太网数字处理器能够更好的实现信号分离，频谱传输效率更高。

1.3.2 PoDL 技术

Poe 技术于2003 年推出并应用，可以通过标准化的以太网线缆进行供电，一条电缆可以支持多条线路的供电和数据传输，能够有效降低车载线缆的安装成本。随后，该领域的研发团队开发了更加先进的PoDL技术，可以实现一条线缆对多组电子单元的供电和数据传输。

1.3.3 时间同步技术

通常，汽车通信系统的某些应用需要实现不同传感器之间的同步传输，因此技术人员需要在系统调试阶段对相应的传感器进行时间同步设置，要提高传感器的精确程度，达到亚微秒级别。车载以太网采用了IEEE802.1AS 的同步定时标准，能够快速有效地确定主时钟，从而提高信息的传输效率[2]。

2 汽车通信中以太网技术的研究现状

现阶段，我国汽车行业利用先进的车载以太网技术来进行信息的高速传输，并基本实现了标准化建设。技术人员可以根据汽车各类功能系统进行信息中心设置，不断提升车载以太网的灵活性和功能拓展性，从而提供更加完善的通信技术支持。

2.1 测试解决方案

在进行车载以太网的设计阶段，相关技术人员首先需要树立统一的网络架构意识，对以太网结构进行完善的布局规划，以全双工连接为主进行交互式网络结构设计，提高信息容量，对汽车运行中产生的各类数据信息进行更加精准的采集和分析。技术人员应当积极探索更加科学的数据解决方案，要与系统开发商进行产品的沟通交流，解决由于信息传输速率太快而产生的运行负载等问题[3]。

2.2 最小化接口对性能的影响

与传统的总线系统相比，车载以太网系需要根据更高的技术要求进行功能模块设计。技术人员在初期阶段要认真分析车载以太网的试运行效果，要根据汽车各部分系统的运行特征完善程序设计。同时，要合理选择汽车通信以太网检测工具，避免在系统调试过程中对总线系统产生较大的干扰和影响。

2.3 透明化的以太网分析方法

开发者应当采用透明化的分析方法对汽车通信系统的各类接口模块进行性能监测，防止由于信息传输延迟引发各类故障。技术人员应当利用自助建站服务平台进行系统优化，采用DOS 路径设计命令来提高信息的传送速率，保障系统的运行稳定性。此外，还要对AVB 系统进行结构分析，要合理设置AVB 的同步时间戳，引入更加完善的通信协议，尽可能减少信息传输的时间延迟。技术人员应当对各类时间戳的报文数据进行科学分析，要保证时间戳与接口模块的同步性，从而提升以太网传感装置的数据采集效果[4]。

2.4 带有仿真的TAP

技术人员在进行数据分析的过程中，应当对部分数据进行针对性的报文检测，要时刻了解以太网的运行状态，根据物理层的报文发送结果进行过流数据控制，对各数据链进行有效的结构设置。技术人员首先需要对正常通信状态的两个节点间故障数据进行检测分析，从而调整以太网的运行状态；采用专门的测速软件进行报文发生器的功能优化，并且要对发生器与接口的位置进行负载调节，不断提升以太网的运行稳定性。

2.5 接口/软件的灵活组合

为了防止车载以太网系统在运行过程中出现相应的故障，技术人员应当对以太网数据环境进行接口性能测试，采用高灵活性的TAP 转换装置进行接口模块的优化，要在常规状态下，来分析TAP 所产生的延时时间。技术人员应当实现各类影音设备的数据转换，借助以太网来进行媒体数据的快速转换。同时，要注重多包数据发生器的软件品质，在进行网络检测的过程中，要与汽车软件开发商进行产品沟通，对OSI 协议进行模型分析，借助相应的异构网络接口来完善总线系统，实现数据的同步传输。

3 汽车通信中以太网技术的发展趋势

3.1 以太网的通信技术

目前，汽车行业现行的车载以太网技术对外部设备的接口要求较高，这主要是由于相关企业在网络标准CAN、LIN 等系统设置存在不足，导致各类汽车软件应用范围狭窄，难以满足以太网开放性的设计要求。因此，技术人员需要对车载以太网技术进行更加科学的分析，有效控制整体的系统安装成本。首先，要对以太网的物理层面进行车辆诊断标准的设置，通过互联网协议来优化ISO 13400 等相应标准。要摒弃CAN总线的功能约束，建立起以以太网为核心的通信协议传送系统，要不断对软件进行更新和升级。开发者需要采用更加完善的CAN 技术上传各类数据信息，利用非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线优化以太网系统的安装和布置工作，要对CAT5 的诊断接口进行优化设计，从而提升系统的应用效果。

3.2 系统高层对宽带的应用需求增加

由于我国电子汽车发展进程加快，大量的智能电子产品被应用到了汽车通信领域，云概念的出现促进了高级汽车驾驶辅助系统的发展。例如，车道偏离检测系统、驾驶员意图预测系统等，都预示着未来我国汽车通信行业的发展方向。因此，技术人员在进行车载以太网系统的设计过程中，要充分考虑各类子系统的数量和功能，有效实现各子系统的数据共享。同时，技术人员应当不断提升汽车各类传感器的性能，要满足多元化的设备安装需求。由于以往车载网络宽带安装效果较差，标准化建设存在滞后性，因此需要加快制定更具适应性的以太网技术标准，要利用MOST 总线来实现150 M/s 的宽带建设，并提高以太网架构的灵活性。

3.3 以太网的开放性与互联拓展性能

由于目前高级驾驶辅助系统越来越复杂，因此技术人员需要采用简单并且标准的技术处理方法进行车载通信系统的故障检测，要对汽车内部各类功能子系统进行有效集成，利用以太网进行各模块的功能监测与控制，要满足驾驶辅助系统交互性的操作特。技术人员还要提高以太网的功能拓展性，对信息进行远程处理，采用更加先进的IP 协议来优化Web 应用程序和接口模块的设计，从而提升车辆与外界控制中心的信息传输效率，构建以互联网为基础的汽车通信控制系统。

4 结 论

以太网技术在汽车通信领域发挥着越来越重要的作用，相关技术人员应当对汽车内部各类子系统进行统一的规划设计，要完善以太网系统的安装和设置，根据不同传感器的功能要求进行程序优化，提高汽车通信系统的信息传送效率与稳定性。此外，相关人员还要对以太网系统进行功能拓展，满足各类通信协议和装置的接口安装要求，快速实现以太网技术的标准化研发与应用，从而提高以太网技术在汽车通信领域的应用效果，推动我国汽车行业的快速发展。