汽车以太网线缆科普

如今，在各种前沿技术的引领下，汽车行业呈稳步发展之势。随着高级辅助驾驶系统(ADAS)、信息娱乐系统和自动驾驶技术的巨大进步，现代汽车对带宽的需求也在与日俱增。日新月异的功能和层出不穷的技术产生了海量的数据需求，利用全新的方式来处理数据已是大势所趋。过去，传统汽车内的应用需求仅限于底盘控制系统或车身控制系统，仅需要数千比特每秒(kbps)的数据传输能力。而如今，智能汽车配备了大量传感器、高端信息娱乐系统以及基于人工智能(AI)和机器学习(ML)的导航控制系统，而且多个激光雷达(LIDAR)、雷达(RADAR)和摄像头模块也会产生数TB的数据，从而导致复杂性大幅增长。因此，利用汽车以太网实现高速、可靠且超低延迟的连接已是势在必行。

汽车以太网电缆（不含连接器）的技术要求

OPEN联盟规范(TC2 100Mbps, TC9 1000Mbps)非常清楚地描述了汽车以太网电缆（不含连接器）的要求。OPEN联盟已经定义了所需电缆的基本要求- 相关性能参数（具体值基于不同的目标速率）：

阻抗 Z —> 不同公差范围的标称100Ohm

插入损耗 IL —>不同速率水平的平滑的曲线- 取决于频率

回波损耗RL —> 根据不同频率的速率要求

平衡性能 LCL1和LCTL2 —> 速率和电缆设计取决于不同频率的要求

耦合衰减 —> 仅适用于屏蔽电缆

屏蔽效能 —> 仅适用于屏蔽电缆

汽车以太网电缆头部企业,莱尼

莱尼(LEONI)目前是汽车电缆行业的领军者，目前大部分的线缆标准都是参考其定义的规格协议，其很早就加入了OPEN、IEEE3及SAE4等联盟组织，并与联盟成员一起合作开发了100Mbit/s和1Gbit/s的车载以太网电缆。LEONI Dacar是莱尼的汽车数据电缆品牌，其主要包含同轴和多芯数据电缆，莱尼车载以太网电缆因其数据特性要求也包含在Dacar系列，莱尼Dacar系列涉及汽车里不同的数据应用，目前莱尼Dacar百兆和千兆以太网产品已在全球德系、美系、自主品牌等各主机厂众多车型上搭载并有良好运用。莱尼并不止步于此，莱尼致力于超越这个标准。莱尼的Dacar以太网电缆定义了传输特性如对非屏蔽电缆的模式转换损耗要求。带护套电缆的设计能够确保线束被安装时，在诸如老化，杂质和湿度等条件下的不利影响降到最低。在EMC较敏感的安装场合，莱尼提供使用带屏蔽的LEONI Dacar以太网电缆。这些电缆已经量产并应用于全景摄像头系统。

以太网市场未来可期

由于以太网的发明时间太早，并没有考虑实时信息的传输问题。随着音视频娱乐大量进入汽车座舱，ECU数量，ECU的运算能力需求都呈现爆发式增长，在ADAS时代和即将到来的无人驾驶时代讲更加明显，同时对运算带宽的需求也开始爆发。这造成汽车电子系统成本大增，一方面是ECU系统数量和质量的增加，由于是分布式计算，大量的运算资源被浪费了，而我们说的车载以太网使用单对非屏蔽电缆以及更小型紧凑的连接器，使用非屏蔽双绞线时可支持15m的传输距离(对于屏蔽双绞线可支持40m)，这种优化处理使车载以太网可满足车载EMC要求。并可减少高达80%的车内连接成本和高达30%的车内布线重量，100M车载以太网的PHY采用了1G以太网的技术，可通过使用回声抵消在单线对上实现双向通信。常规的PoE是为4对电缆的以太网设计的，因此专门为车载以太网开发了PoDL，可在一对线缆上为电子控制单元ECU的正常运行提供12VDC或者5VDC供电电压。当然，对带宽的需求也是一个因素，各种传感器，特别是激光雷达和高分辨率摄像头，必须用以太网传输数据.

汽车以太网是一项点对点技术，其中每一个电气节点都依次相连。系统中部署了一个交换机，可帮助在多个ECU之间建立通信，并将流量路由至网络中的其他各种单元。IEEE通过100BASE-T1和1000BASE-T1汽车专有以太网标准对该技术进行了标准化。汽车以太网的一项重要优势就是比其他协议更具成本效益。CAN等前代产品仅能提供10Mb/s的吞吐量，而汽车以太网一开始就可以提供100Mb/s的基本通信速率。与传统电缆线束相比，汽车以太网采用超轻量化且高效的布线，可有效节省空间、降低成本以及降低复杂性。

审核编辑：汤梓红