電子產品正在征服我們的生活——我們的家庭、辦公室和汽車越來越依賴電子元件來提供我們所期待的服務和體驗。自 1947 年推出半導體以來，采用速度呈指數級增長，我們真正生活在一個計算機化的世界中。

電子革命在汽車行業尤為引人注目。1930 年代，汽車中的第一個電子元件與無線電系統有關，最終結合了更多元素來優化汽車，例如交流發電機、制動系統、發動機管理等。

2018 年，車輛現在是名副其實的帶輪數據中心。為了應對當今汽車中越來越多的設備、功能和服務，最先進的車型通常配備 100 多個電子控制單元 （ECU）。這個數字將繼續增長，以實現完全連接的自動駕駛汽車。

這些 ECU 連接許多攝像頭、傳感器、雷達、激光雷達和顯示器，以滿足汽車的信息娛樂和 ADAS（高級駕駛輔助系統）需求。隨著我們向全自動駕駛汽車邁進，車載電子和連接基礎設施的風險變得極其復雜和昂貴。

車載連接的挑戰

今天的聯網汽車需要的不僅僅是高容量的 ECU。他們需要固態驅動器 （SSD）、微控制器 （MCU） 以及連接眾多設備和相關處理單元所需的線束。最終的問題是如何提供所有預期的功能，同時最大限度地利用各種處理器，同時減少電纜的體積和重量。

答案在于不同組件之間要使用的傳輸協議。盡管“聯網汽車”是一個相對較新的概念，但我們車內的聯網卻不是。事實上，幾十年來，我們的汽車已經配備了能夠在車內傳輸數據的連接技術。但是，其中大多數都集中在需要低帶寬的應用程序上。MOST 和 CAN 總線等技術仍然在當今的汽車中發揮作用，因為并非每個系統都需要高速連接。

隨著車輛信息娛樂系統變得越來越復雜，并且隨著我們越來越接近自動駕駛汽車，我們越來越依賴 ADAS，這些技術無法提供這些更新、更先進的應用程序所需的高帶寬和可靠性。引入了其他技術，例如 SerDes（串行器-解串器）和汽車以太網，以滿足高帶寬傳輸的特定需求。

汽車以太網大大提高了數據傳輸速率，近期有望達到 1 Gbit/s。SerDes 可以提供更高的帶寬，但依賴于更昂貴和笨重的電纜，并且其數據傳輸高度不對稱。但即使是這些更高的速率也不足以解決連接完全連接和自動駕駛汽車中的許多攝像頭、傳感器和顯示器所需的帶寬。

HDBaseT Automotive 是一種技術，可通過一根非屏蔽雙絞線 （UTP） 電纜實現不同本地接口的雙向多千兆傳輸和融合，從而減少電纜的體積和重量。即使在嘈雜的汽車環境中，HDBaseT Automotive 也能以接近零的延遲和 EMC 穩健性傳輸時間敏感數據，例如音頻和超過 15 m。

PCIe 的區別

HDBaseT Automotive 帶來了另一個主要區別：在同一鏈路上擴展 PCIe 接口。PCIe 或 Peripheral Component Interconnect Express 是一種計算機擴展卡標準，用于在主板級別連接不同設備，從而實現更快的數據交換。盡管今天在汽車中使用，但 PCIe 受到技術限制，它支持的最大距離僅為幾厘米。

這意味著設備和不同的 ECU 必須在物理上彼此相鄰放置，從而在已經負擔過重的環境中限制了架構的靈活性。它還導致 ECU 和 SSD 的激增，以克服傳輸信息娛樂和 ADAS 數據時的距離限制。

HDBaseT Automotive 解決了這個問題。通過將原生 PCIe 接口擴展到電路板邊界之外的 15m，HDBaseT 為汽車制造商在 ECU 的放置位置、如何將 CPU 連接到 CPU 以及提供冗余方面提供了更大的靈活性。它還可以高效地將電信單元 （TCU） 連接到主機和網關，并且無需額外的存儲設備。例如，通過擴展 PCIe，一個中央 SSD 可以連接到分布在車輛周圍的多個 ECU。

Valens 的 HDBaseT 汽車 PCIe 橋允許 ECU 之間的快速通信，節省電力和空間，具有增強的穩健性、冗余和安全性。PCIe 還支持新架構，例如環形拓撲，具有用于 ECU 到 ECU 連接的內置冗余，或用于資源優化的傳感器集群。

PCIe 只是另一種可以通過 HDBaseT 鏈路進行隧道傳輸的原生接口。HDBaseT 還支持視頻（DSI、DP/eDP、oLDI、CSI2）、音頻（I 2 S、TDM）、數據（以太網、PCIe、USB）、控制（I 2 C、I3C、UART）的不同接口的傳輸， 和電源 （PoDL） 通過同一根電纜。通過在同一鏈路上匯聚多個接口，HDBaseT Automotive 可以消除額外的電纜并優化車載連接基礎設施。歸根結底，HDBaseT 是一種網絡技術，旨在支持聯網汽車的高速骨干網。

通過擴展 PCIe，HDBaseT Automotive 能夠：

分布式計算能力，在 ECU 布局上具有更大的靈活性

節省設備。一個中央 SSD 可以連接到車內分布的所有 ECU，一個調制解調器可以代替一個 TCU，因為它可以連接到一個集中的高計算平臺 （HCP） 以進行資源優化

ECU之間的快速通信，節省電力和空間

增強的穩健性、冗余和安全性

汽車用例

擴展 PCIe 信號的能力可用于車輛中的不同場景。例如：

共享存儲。無需在每個 HCP 旁邊放置 SSD，因為中央 SSD 可以提供所有汽車計算需求所需的所有內容。

遠程 TCU 連接。智能天線必須連接到 TCU，以處理從云端接收的數據。如今，TCU 必須放置在智能天線附近或旁邊。通過 PCIe 擴展，TCU 的放置位置更加靈活。

分布式架構的連接性。隨著汽車變得越來越復雜，連接不同 ECU 的能力帶來了一些優勢，包括冗余和可靠性。

ADAS 傳感器集群環。聯網汽車中所需的傳感器數量不斷增加，可以連接到中央 ECU，從而減少不必要的設備，并優化汽車的網絡架構。

帶有 PCIe 開關的傳感器/數據環。HDBaseT Automotive 連接不同的 ECU 和傳感器集線器，通過環形拓撲帶來固有的冗余和負載平衡。

PCIe 虛擬化

PCIe 虛擬化支持在多個設備之間共享資源，優化汽車的網絡架構并支持其他用例。通過擴展 PCIe，HDBaseT Automotive 支持多個虛擬機和物理機之間的設備共享，同時提供故障轉移機制以提高可靠性。此外，在具有不同主機、存儲和網絡設備的復雜汽車生態系統中，PCIe 允許端到端虛擬化。

虛擬化是在現有平臺上持續部署服務的關鍵。需要以更高的頻率更新軟件以啟用最新的應用程序。在汽車發貨之前開發所有軟件已不再可行，因此要求汽車中的電子設備具有面向未來的能力，以支持即將推出的軟件系統，從應用程序到操作系統。使用 PCIe 虛擬化，該過程更簡單、更直接。

審核編輯：郭婷