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汽车以太网互连解决方案需要小型化、轻量化、模块化，针对高速汽车系统进行优化，并与自动化装配流程兼容。
连接性正在实现更安全、更环保、更愉快的驾驶体验。随着车内联网汽车技术在支持这些功能方面不断上升，必须安全传输的数据量也在增加，包括需要高带宽功能的大型数据包。
汽车以太网为处理高速、高带宽汽车数据传输提供了最佳的性价比。智能、可扩展的连接解决方案还必须提供各种 EMC 级别所需的灵活性、经济性和性能;承受环境危害，包括热量、污垢、湿气和振动;并能够轻松集成到具有严格空间和重量要求的系统中。
三大全球大趋势——连接性、自动驾驶和电气化——正在将汽车转变为终极智能设备。连通性是所有三个趋势的重要组成部分。在电动汽车中，网络发生在汽车内部。在自动驾驶汽车中，联网也发生在汽车和其他车辆、云、智慧城市和智能交通系统（ITS）基础设施之间。
汽车连接始于全球定位系统（GPS）技术、卫星无线电、蓝牙和Wi-Fi连接。汽车连接的下一步是利用智能手机应用程序来识别停车位，支付通行费或传达电动汽车的充电状态。自动驾驶汽车的全部意义在于将驾驶员从决策任务中解放出来，以提高安全性和效率。自动驾驶汽车需要访问有关当前路况、天气、速度限制和其他因素的实时信息。能源使用监控对于电动汽车尤其重要，因为它们的续航里程受到温度、驾驶风格、路线地形和充电站可用性的影响。
汽车以太网连接扩展到整个车辆，为各种关键系统和设备提供高速数据。
自动制动系统等高级驾驶辅助系统（ADAS）正逐步发展成为自动驾驶功能。传感器融合（例如，摄像头、雷达和激光雷达技术的集成）可提供静态和动态对象、适用规则和限制（例如车道标记和交通标志）以及可访问轨迹的准确列表。
随着车联网（V2X）技术的扩展，许多车载系统将更及时地提供有关事故和其他变量的数据。由单个车辆传输的V2X数据（例如，前方发生事故）。上传到云，在那里它将被处理，改进，并在验证后与其他车辆共享。这种连接将有效地建立群体智能，可用于将流量转变为能够在一定程度上自我调节的智能系统，尽管神经网络和人工智能将确保对复杂交通场景的准确分析。
另一个市场驱动因素，网络安全，对于保护联网汽车免受黑客攻击和数据盗窃是必要的。为了领先于黑客，车辆需要与软件无线（SOTA）分发兼容，以实现自动更新，例如旨在消除漏洞的软件补丁，这将在车辆内部和车辆之间产生更多的数据流量。
车载网络和连接的核心是网络的物理层——互连系统和布线线束。现有的车辆总线标准，如CAN，LIN，FlexRay和MOST都是根据特定要求开发的，旨在在成本和性能之间取得最佳平衡。预计汽车以太网将在车载网络中占据稳步增长的份额。汽车以太网受 IEEE 100BASE-T1 （IEEE802.3bw） 标准的约束，在高达 66 MHz 时数据传输速度高达 100 Mb/s，IEEE 1000BASE-T1 （IEEE802.3bp）用于在高达 600 MHz 时传输高达 1Gb/s 的数据传输速度，提供传输越来越多的车内和车内数据所需的带宽。其更简单的布线结构也避免了MOST等光纤网络的缺点。在不久的将来，汽车可能会有5到15条汽车以太网线路，额定速度为100 Mb / s，最多五条额定值为1 Gb/s的线路。
一些电气架构使用更多的本地智能（例如，分布在各种发动机控制单元[ECU]或传感器上），而另一些则选择集中式架构，在更少但更大的域ECU中具有更大的计算能力。电磁兼容性（EMC）是另一个挑战。一些应用需要更高水平的屏蔽，而另一些应用则使用简单的非屏蔽电缆工作良好。屏蔽要求转化为不同价位的不同电缆类型，许多电缆类型需要特定类型的连接器。
车载电气基础设施中的振动、冲击、极端温度、湿气、腐蚀性流体和电压波动对管理车辆中的高信号完整性数据流提出了严峻的挑战。除了坚固耐用之外，布线线束还必须易于安装，紧凑轻便。
IEEE汽车以太网互连系统市场需要制造商、供应商和最终客户之间的密切合作，以确保解决方案实现性能、坚固性、可靠性、尺寸、重量、成本、质量、灵活性和易用性目标。
TE Connectivity 的 MATEnet 模块化和可扩展连接器和电缆组件为汽车以太网应用提供经济高效的高速解决方案。它们采用坚固耐用的汽车级 NanoMQS 端子，通过 UTP 和 STP 线提供高达 1 Gb/s 的数据速率，并符合 IEEE 100/1000BASE-T1 标准。它们还兼容 PoDL（3 类、48V）、A2B 和 HDBaseT 协议。
汽车以太网解决方案应使网络架构能够以非常低的延迟分配不断增长的数据量。主要应用包括ADAS传感器、360°摄像头系统、为音响主机提供数据流量的远程信息处理单元、板载诊断、信息娱乐和域架构计算。这些系统需要可靠的连接来捕获来自多个源的数据并对其执行操作。
这些网络中使用的连接器还必须设计为坚固耐用地承受振动，并提供出色的性能，即使存在泥浆，灰尘，湿度，水浸和极端温度等危险。用于采矿、农业、军事和海洋应用的重型设备的连接器解决方案可以很容易地在汽车以太网网络中找到新的用途。专为严重性等级为 1 的振动要求而设计的未密封连接器可以承受 2g 的随机振动和 30g 的冲击，而针对严重性等级振动要求而设计的密封连接器可以承受 3g 的随机振动和 30g 的冲击。
汽车以太网互连解决方案需要小型化、轻量化和模块化，针对高速汽车系统进行优化，并与自动化装配流程兼容。
小型化 –一个关键的考虑因素是业界需要小型化子系统模块内的连接器以节省空间。领先的汽车以太网互连系统集成了小型化端子（即触点）、连接器和针座，以降低车辆中电子设备的密度，并为应用电子设备留出更多空间。通常，屏蔽系统比非屏蔽系统具有更大的小型化能力，因为制造商可以将多个端口靠近在一起。对于非屏蔽连接器，当使用金属板进行多端口连接时，可以实现通道分离。
轻量化 –轻量化涉及采用更轻质材料的小型化连接器解决方案。例如，非屏蔽双绞线连接器比屏蔽高速连接器轻，因为后者采用了金属屏蔽组件。同样，可以使用塑料制成的传统连接器的设备比那些需要重型压铸体进行EMC设计的设备更轻。更小、更轻的连接器使 OEM 能够在同一空间内部署更多系统。
模块化 –模块化组件提供了最大的设计灵活性，非常适合在汽车以太网系统中使用。模块化连接器可以集成多个不同的组件，以实现许多不同的配置，包括用于密封、非密封、屏蔽或非屏蔽应用的单端口和多端口配置。例如，模块化连接器可以在单个连接器框架或模制主体中包含双绞线（TP），非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）组件。
TE Connectivity（上图）中双位置 MATEnet 连接器的分解视图显示了互连系统核心模块的元素。MATEnet 模块化互连系统产品组合（底部）的示例进一步说明了这些汽车以太网解决方案的模块化。
连接器组件 –高速连接器还具有几个独特的设计属性。例如，高速系统需要屏蔽电缆，与非屏蔽电缆相比，屏蔽电缆更重、更复杂、更难安装。它们还需要复杂的端接工艺，包括编织和箔处理。然而，他们仍然可以使用标准端子，使线束制造商能够使用标准压接工具进行安装，并提高他们为全球汽车销售和分销开发和扩展行业领先的线束解决方案的能力。
自动化 –另一个关键的设计考虑因素是与自动化生产过程的兼容性，包括自动线材加工。由于汽车以太网网络控制着多个关键系统，因此每个使能组件都必须提供具有高可信度的汽车级鲁棒性，如德国的LV214和美国的USCAR2等全球OEM规范中所述。
制造商需要考虑最坏情况公差分析以及电缆定义，通过各自的板级设计和EMC进行深入的信号完整性分析，电缆端接的处理要求以及与最终客户的系统测试。为了帮助简化这一过程，开放联盟提供了汽车以太网测试的规范。在设计导入之前，连接器必须成功通过 OEM 的一系列苛刻测试和验证要求，以确保它们提供卓越的性能。对于汽车以太网网络，用户通常寻求每个 1000BASE-T1 规范的 1 Gb/s 传输速度，并有可能支持高达 4 Gb/s 的传输速度，以满足不断变化的应用需求。
对于需要高频、高带宽数据传输的应用，信号完整性至关重要。满足各个汽车以太网应用需求所需的工作量和成本通常是集成到芯片和通道（即电缆和连接器）中的措施的产物。理想的解决方案应该在两种成本曲线之间提供最佳平衡。例如，使用应用指定圆形电缆的解决方案可能会提供出色的性价比，因为它们不会对芯片功能（例如尺寸或功耗）造成高负担，也不需要高端布线，这除了降低了材料和加工成本之外的复杂性。
连接器制造商通常为汽车 OEM 提供组件开发功能，包括端到端系统专业知识，从板级设计和布局到层堆栈定义和 PHY 级影响的讨论。然后，他们与 OEM、一级制造商和芯片供应商合作开发相关的应用程序规范，为实施者提供适当的定义，并起草指南以确保客户以正确的方式使用产品。持续参与行业机构，如开放联盟特别兴趣小组 （OpenSig），为技术委员会提供 TC 2 （100 Mb/s） 和 TC 9 （1 Gb/s） 服务，也可以在制造商创新解决方案时提供有用的技术专业知识和最佳实践。
来源：TE Connectivity
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原文始发于微信公众号（谈思实验室）：汽车以太网是网联汽车的关键推动力
