“汽车思维”最新的汽车无线和以太网连接方案

Marvell 公司在拉斯维加斯举行的CES2018上展示了其最新的汽车无线和以太网连接方案，它承诺竭尽所能助汽车制造商一臂之力，以应对数据负荷呈指数增长的需求，同时还会满足更高效率和更低成本的要求。

高级驾驶辅助系统(ADAS)和增强的自主性、车载娱乐和远程信息处理等技术的采用已经有效地将典型的汽车转变为“车轮上的数据中心”， Marvell汽车事业部副总裁兼总经理WillChu在与EETimes /AspenCore交谈时表示(图1)。

图1：Marvell的Will Chu在CES 2018上展示了Marvell最新的汽车以太网产品，然后阐释了如何满足汽车制造商需求的“汽车思维”。 (图片来源：AspenCore)Chu的看法与福特首席执行官吉姆·哈克特(Jim Hackett)的观点相呼应，几天前哈克特在CES开幕式上发表了主题演讲。在演讲中，哈克特详细阐述了他将汽车视为一种移动服务平台、以及运输即服务的愿景，而这些都是数据密集型的。所有这些数据必须在车辆内部以及车辆之间(V2V)、车辆与周围基础设施(V2I)之间以及许多其它尚待定义的连接(V2X)之间移动。需要管理、移动和保护的数据量急速的增长，需要高速、可靠、低成本的网络连接，而汽车以太网正在迅速成为该网络的中枢(图2)。原因很多，首先是汽车以太网在电缆重量方面的优势。

图2：仅ADAS全景视频需求就需要多个视频流，这些视频流连接信息娱乐系统到某个单独的ECU。
Chu说：“电缆是汽车中第三重的部件，而汽车以太网使用的则是非常轻便、价格便宜的非屏蔽双绞线电缆，以及成本低、体积小的连接器。”以太网的第二个关键优势是速度：数据速率高达100 Mbits /s的100Base-T1以太网已经得到了部署。但其实Marvell在2015年就发布了基于IEEE 802.3bp标准的88Q2112收发器，业界第一个提供了1000Base-T1的产品。这些设备在Venetian Hotel(威尼斯人酒店)的一个仅限受邀人士参加的房间内展示，它们连接到88Q5050安全网关，该网关也连接了Marvell的88Q1010100Base-T1方案。88Q5050是Marvell为汽车以太网提供快速、安全方案战略的核心产品。该产品于2017年7月发布，是一个8端口的交换机，包含深度包检测(DPI)和可信任引导(Trusted Boot)等高级安全功能。“汽车联网后，易受攻击。” Chu表示。“但Marvell在以太网及其安全保护方面拥有丰富经验。” Chu指出，这不仅仅是要加密，还要考虑入侵保护和防止拒绝服务(DoS)攻击。他说：“最终，我们能够以更高效的方式开发更安全的方案。”借助安全网关和千兆位/秒数据速率，以太网可以汇聚来自多个不同网络(如CAN、MOST和FlexRay)的数据，并为汽车网络架构设计提供新的思路。传统上，可能会使用一种基于域的网络设计；使用以太网处理视频、使用CAN和FlexRay连接传感器和各个电子控制单元(ECU)；而Chu表示，设计师也可以选择分区的方法(zonal approach)。这意味着车辆基于位置(前部、中部和后部)而不是功能来架构网络。或者，架构设计也可以是区(zone)和域(domain)的混合。这种灵活性在很大程度上源于以太网带给汽车的许多增强功能，包括时间敏感网络(TSN)。它使用虚拟信道上的保留带宽来确保在可预测的时间限度内进行传送。不太关键的流量可以使用以太网默认的“尽力而为”服务。因此，以太网可以同时承载时间敏感型数据和时间无关型数据。汽车以太网基于既定标准的事实导致了Chu所说的该技术的第三个优点：部件的互操作性。除降低成本之外，这也使得添加连接节点变得更加容易。Chu表示，在无线通讯方面，2011年，Marvell是第一家将Wi-Fi引入汽车的公司；而在2017年初，该公司宣布推出88W8987xA系列汽车无线芯片(SoC)。该系列的芯片同时支持IEEE 802.11ac Wi-Fi、IEEE 802.11p(用于V2X)和蓝牙5。802.11p射频支持1609.x/车载环境的无线接入(WAVE)/专用短距通信(DSRC)规范中的的速率、可靠性和质量要求；而蓝牙和Wi-Fi射频则处理车载信息娱乐(IVI)系统和安全无线网关系统的数据。

超越产品：“汽车思维”

正如Chu指出的，Marvell还有汽车存储的方案，但是拥有满足汽车设计师需求的高性能产品只是Marvell努力的一部分。 Marvell致力于汽车行业的核心认知是：汽车制造商需要一个可靠的长期合作伙伴，愿意为满足AEC-Q100等标准所要求的汽车质量和可靠性要求而不惜一切努力。“这种‘汽车思维’是一个承诺，与产品本身同样重要、有时甚至更重要。” Chu说。“我们不光要做所有必要的“现在的工作”，让我们的客户充满信心；我们还承诺为长期的需求而大力投入。”Chu也以此为自己的使命。“我之所以加入Marvell，就是因为它对汽车行业做出的巨大承诺，”他说。鉴于Chu看到的，“汽车市场在经历一个巨大转变，客户想要与半导体供应商建立比以往紧密得多得多的联系。”因此这个承诺是非常重要的。这与更传统的方法形成了鲜明的对比，相对于汽车，电子和半导体以更快且特有的设计周期运行。现在，半导体已经成为汽车功能不可分割的一部分，所以半导体工程师和汽车设计师及各自设计周期需要更紧密地协调。这是吸引Chu加入Marvell的原因。“Marvell从事以太网业务已有20年，客户真的希望Marvell的IP(知识产权)能应用于汽车领域。” Chu说：“我对Marvell的承诺和我们拥有的所有专业技术感到非常兴奋。我可以看到，这两个因素一道是如何使我们的客户成功，并使我们的产品上市。我们的团队很兴奋，我希望我们的客户也能看到这点。”