汽車技術革新背后的連接技術，用以太網連接器實現高速通信

電子發燒友網報道（文/李寧遠）數字化趨勢正在席卷全球各行各業，汽車行業也不例外。汽車行業在趨勢推動下呈現出以下幾大發展方向，一是車聯網，二是傳動系統電氣化和智能化混合操作，三是智慧交通，四則是自動駕駛。

這些新功能的實現基于幾方面，首先是需要各功能/系統連接性增強，其次是需要重復使用傳感器信號以及通過云與后端通信并將汽車融入群體智能。高帶寬、高頻數據傳輸是實現連接性的關鍵所在。

汽車技術中的基石——連接

汽車技術的發展和革命性的進步可以用三個大趨勢來概括，互連、自動駕駛和電氣化。連接是這三個系統中的基礎且重要的組成部分。汽車內部網絡水平的提高，以及汽車與其他汽車、基礎設施和云計算的連接，可以說“連接”這一環節是自動駕駛和電氣化的前提。

在汽車領域流行的總線技術大家應該都有所了解，CAN、LIN、MOST等這些都有自己擅長的應用，也是汽車實現數字網絡化的基礎。不過隨著車載網絡容量需求的爆發式增長，上面這傳統車載網絡受到的制約越來越大。汽車以太網在其中開始發揮出重要作用。

其實，以太網在通訊領域早已獲得了廣泛的應用，不僅技術成熟、標準化程度高，還具有高帶寬與低成本的優勢。早先受制于電磁兼容（EMC）的問題沒有解決，導致這一技術在整車中沒有得到充分利用。隨著整車系統數據體量的不斷擴大，這些數據來自車輛（例如傳感器和ECU），還有一些將來自空中接口（例如動態地圖數據、軟件補丁、下載等），車載以太網作為車載網絡骨干，成了實現多層面高速通信的基石。

車載以太網連接的三條要求

汽車已經進入了軟件和連接的時代，在全球汽車行業，形成了一個全新的價值鏈。車載網絡和連接的核心是網絡的物理層—互連系統和布線/線束，對連接提出的需求，首先便是帶寬。例如具有66 -200MHz的100Mbit/秒的IEEE 100BASE-T1（IEEE802.3bw）、600MHz的1Gbit/秒得到IEEE 1000BASE-T1（IEEE802.3bp），這些以太網標準提供了汽車中傳輸數據越來越需要的大帶寬。同時，汽車以太網布線會更簡單，避免了光纖網絡（MOST）的所有缺點。在不久的將來，汽車可能會有5到15條100Mbit/秒的汽車以太網線或是5條1Gbit/秒的線束。

挑戰不僅僅是為更大的數據包提供更多的帶寬，連接需要更靈活，顯示出一定的設計彈性的。滿足OEM對汽車電子/電氣架構的不同設計也是一個挑戰。例如，有些設計會使用更多的本地智能（分布在各種ECU或傳感器上），而有些設計則選擇在域ECU中設計更高計算能力的集中式體系結構，不同的設計電磁兼容性也不盡相同，有些設計可能需要連接帶有更高水平的屏蔽，而有些應用可能只需要簡單的無屏蔽連接。以太網連接需要為不同的EMC需求級別提供足夠靈活性。

最后一點則是可靠性，汽車并不是網絡和數據流量的“正?！杯h境，振動、沖擊、熱、寒冷、潮濕、強性流體和車載電氣基礎設施中的電壓波動對管理數據流提出了嚴格的要求。車載連接器都需要足夠耐用才能發揮作用。

車載以太網連接系統

目前汽車連接器行業領先的以太網連接器供應商分別是TE、安波福和羅森伯格。TE的MATEnet系列是一個端到端互連平臺，特色在于模塊化和可拓展小型化。根據TE給出的測試數據，MATEnet不僅展示了1000BASE-T1規范的1 Gbps性能，而且還展示了5 Gbps的未來潛力（采用替代技術）。

高頻、高帶寬的數據傳輸對信號的完整性有嚴格的要求。MATEnet在性價比上極高，既不會給物理層芯片能力（尺寸、功耗）帶來高負擔，也不需要高端布線，能夠很輕松地集成到現有的汽車連接接口。

安波福的AMEC以及羅森伯格的MTD因為雙方技術合作，兩個系列在兩家廠商均有供應。AMEC是汽車專用模塊化以太網連接器，特點在于結構極為緊湊，采用單對雙絞線只有一對回路，占用空間極小，可以靈活運用各種設計。MTD在設計上也獨具匠心，采用蜂巢結構設計，串擾低、對稱性好，線纜到連接器接口的特性阻抗控制過渡區具有顯著的優勢。二者都是高規格車載以太網連接器中的熱門系列。

小結

越來越多的功能也開始在汽車以太網連接器中實現，如PoDL電力和數據的混合傳輸，HDBASET內聯連接器全雙工數據傳輸等等。汽車對網絡和帶寬的需求還會持續增加，飛速發展的多功能汽車以太網連接器能夠提供無縫處理更多數據所需的性能，為汽車技術的發展構建了堅實的基礎。