在過去十年中,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的應(yīng)用大大增加,部分原因在于電子控制單元(ECU)的數(shù)量也在增長,這些ECU負責(zé)處理許多特定的功能,例如自適應(yīng)巡航控制、防抱死制動系統(tǒng)和中控鎖功能等。
隨著帶寬需求的日益增加,汽車內(nèi)已經(jīng)引入了多種新的網(wǎng)絡(luò)標準和拓撲架構(gòu)。這導(dǎo)致多種技術(shù)和標準用于ECU之間的通信,包括CAN、CAN-FD、FlexRay、LIN、以及MOST,甚至還包括USB和LVDS等其他技術(shù)和標準。傳感器數(shù)據(jù)共享能夠根據(jù)不同的總線聯(lián)網(wǎng)方法以特定的方式實現(xiàn),例如CAN和LIN等是用共享總線的方式來傳輸,不存在任何設(shè)備級別的數(shù)據(jù)交換(或轉(zhuǎn)發(fā))。
在過去的五年中,受高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)驅(qū)動,汽車內(nèi)部更復(fù)雜的功能已經(jīng)在要求更高級別的連接性。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝匡@著提高,同時還要求更低的網(wǎng)絡(luò)延遲,這促使人們考慮應(yīng)采用哪種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這種趨勢與車載信息娛樂系統(tǒng)的增長、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)功能的提升以及對車物通信(V2X)系統(tǒng)未來易用性的支持非常一致。以太網(wǎng)已經(jīng)成為新型汽車事實上的車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議標準,這也許并不奇怪。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仍然還會繼續(xù)使用一段時間,因此在以太網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中增加對這些傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持非常重要。
IEEE 1722已經(jīng)定義了一種將傳統(tǒng)通信(如CAN和LIN)封裝在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中的方法,目的是使以太網(wǎng)成為首要的汽車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。憑借在汽車之外領(lǐng)域的長久驗證,以太網(wǎng)擁有令人印象深刻的能力,將幫助簡化汽車網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。
線束是汽車內(nèi)成本最高和重量最重的五大元件之一,所以使用單一經(jīng)過驗證的網(wǎng)絡(luò)將有助于降低成本和重量。100Mbps和1Gbps汽車以太網(wǎng)標準都已經(jīng)要求采用一對非屏蔽銅纜來實現(xiàn)傳輸。
汽車中互聯(lián)網(wǎng)連接的增加也帶來了潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊面和入侵點,因而對于安全性的關(guān)注更加重要,但這也為通過分析數(shù)據(jù)流讓以太網(wǎng)交換機提供更多網(wǎng)絡(luò)功能提供了可能。對于嵌入式開發(fā)人員來說,憑借有限的計算資源,在不引入任何延遲的情況下,對所有傳入數(shù)據(jù)進行實時線速分析極具挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)必要的保護或其它功能需要使用一組預(yù)先確定的規(guī)則來檢測數(shù)據(jù)包,這可以根據(jù)指定的數(shù)據(jù)值或條件來具體執(zhí)行,例如新的音頻/視頻應(yīng)用以及對時間關(guān)鍵或敏感的網(wǎng)絡(luò)需求場景。
在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)交換機中,有關(guān)數(shù)據(jù)包應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)到哪個端口的決定取決于OSI網(wǎng)絡(luò)模型的第2層(L2),參見下圖。