感測器數量暴增讓車載通信系統發生重構

隨著感測器數量的爆炸式增長，汽車內的通信系統正在被重新架構。

在汽車中添加更加複雜和安全的電子部件的軍備競賽正在迫使汽車製造商重新審視日益電動化、連接性日益豐富的汽車內的通信系統。

直到最近，車內部件之間的通信還是過於簡單，車輛之間也不存在任何通信，現在，這種局面正在迅速演變。更多車內電子設備之間、汽車之間、汽車和基礎設施之間的快速和安全通信成為輔助駕駛和自動駕駛的關鍵要素。

然而，還有很多東西沒有準備就位。Valens汽車公司高級副總裁Micha Risling表示，除非出現新的解決方案，否則，汽車原始設備製造商將不得不在一些他們想要引入的功能上進行妥協，特別是在自動駕駛方面。「因為我們正在依靠汽車及周邊的大量數據實現自動駕駛，我們正在談論的是汽車行業的一場革命，並不僅僅是連接性上的改變。同樣的理念適用於目前正在使用以及將要使用的所有不同元素。這真的改變了汽車的設計方式。」

感測器數量的激增是推動汽車通信系統改善的動力之一。目前的汽車中部署了多達16種甚至更多不同類型的感測器：激光雷達、雷達、加速度計、陀螺儀、壓力感測器。所有這些感測器都需要連接到車輛中的ECU上。隨著汽車內添加更多的自主駕駛功能，這個數字還會顯著增長。

生產汽車感測器的聯華電子公司市場副總裁Steven Liu說：「車輛之間、車輛和基礎設施的之間的通信越來越頻繁，意味著車載雷達系統的數量需要不斷增加。「部署這些系統，需要的技術包括汽車防碰撞雷達和全球定位系統，以及汽車和停車燈、車輛調度系統進行交互所需的感測器。這些系統將與現有系統結合使用，比如乘客舒適控制系統、信息娛樂系統，以及調節溫度、檢測輪胎壓力和氣體的發動機監控子系統。用於長途運輸目的的卡車需要負載平衡、負載轉移、控制動力曲線和風切變的系統，所有這些系統一起工作以確保貨物在運輸過程中不會被損壞，以及卡車集裝箱在整個行駛行程中的穩定。所有這些5G通信應用對於各個系統完成各自操作來說都是必不可少的。」

但是鑒於迄今為止存在的技術和通信解決方案，線束集群正在成為一個難題。還有一個痛點就是軟體代碼的規模。相較而言，一輛自動駕駛汽車的軟體代碼行數可能比F-35噴氣式飛機多大約100倍，因為自動駕駛汽車需要處理的操作場景遠比噴氣式飛機要多。

「飛機自動飛行時，99%的時間裡身邊都沒有其它飛機，」Valens汽車公司的Risling說。「相較之下，就拿一輛在曼哈頓或拉斯維加斯某個地方行駛的汽車來說吧，每秒都需要處理可能出現的各種不同的場景，這就是為什麼你需要在汽車上部署大量的特殊、複雜和先進軟體的原因。ECU自己需要複雜的軟體，ECU之間通信也需要複雜的軟體，尤其在自動駕駛汽車中更是如此。當你處理安全相關的功能時，你需要部署很多冗餘。冗餘使得架構變得更加複雜。你需要更多ECU，更多的通信節點，當然，也需要更先進的連接技術。」Risling解釋說。

押注乙太網

目前，汽車生態系統正在將汽車乙太網作為車載通信的主要技術規範。乙太網已經問世40多年，在各種環境條件下都得到了很好的驗證。

「乙太網主要用於信息娛樂和視頻等領域，但汽車行業也引入了乙太網，」Synopsys IP部門的乙太網產品線經理John Swanson說。「我們在汽車中使用10/100Mbps的乙太網時就知道它不夠快，很快就轉換到了千兆乙太網上，但是千兆也不夠快。看看自動駕駛汽車，只需要拿出攝像頭這麼一個非常簡單的例子就能說明這種情況。因為你需要做面部識別和路標識別，所以需要高解析度的視頻，有很多路視頻進來。這個個數據量非常大，所以不用太長的時間，1 Gbps的汽車乙太網就會過時，它會迅速進化到2.5Gbps和5 Gbps，甚至更快。」

這促使像Marvell這樣的晶元製造商將乙太網用作汽車內部的高帶寬、標準化的主幹通道，將之前獨立的汽車信息娛樂系統、高級駕駛員輔助系統（ADAS）、車身電子設備和控制系統連接起來。 未來，這些信息將和自主駕駛車輛所需的其他感測器連接起來，以實現車內連接和與車外的連接。

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