最新的車載5G通信試驗結果表明：當車速在100Km/h時，數據傳輸速率可達到8Gbps。也就是說，你剛踩一腳油門，一部高清電影已經下載到你的車內了。

然而，當你以飛快的速度將云端數據downlod到車里后，試圖將這些東西再度傳輸到汽車里面的各個部件時，災難發生了，瓶頸就是CAN總線的傳輸速率。

1988年，BMW首次在汽車內用到CAN總線，至今已有30個年頭了，目前最新的CAN FD標準理論極限傳輸速度是1Mbps,就是說傳一張3M大小的圖片要花費24秒。如果你的某個核心控制的固件比較大，你想把軟件通過CAN總線傳輸過去，也許需要數小時。

這就是汽車內部神經血管的信息傳輸能力，這是一個為機械時代設計的內部通信傳輸架構。

一直以來，汽車被視為傳統工業的產物，網絡通信則是發源于硅谷的新興勢力；現在，這兩個世界正在相互擁抱，深度融合不可逆轉。打一個比喻，新能源動力系統更換了汽車的心臟，無人駕駛改造的是汽車的大腦，車聯網通過重塑五官來改變汽車的感知方式，離一個全身手術只差最后一步，搭建新的神經和血管系統，這就是汽車以太網。

汽車線束現狀

在汽車以太網的概念出現之前，汽車內已有多種不同總線標準在應用，包括CAN、LIN、FlexRay、MOST以及LVDS等。幾乎汽車電子系統每個部分都有其特定的線纜和通信要求，這導致了車內復雜的連線和冗亂的標準，車內線束在重量上是繼底盤和引擎之外占第三位的部分；同時車內線束也已成為繼引擎和底盤之外車內第三大成本支出的部分，不論生產環節，還是維修過程，布置配線的人工成本占整車的50%，而且這些工作都是機械取代不了的，除非仿生機器人取得突破性進展。有人說過，一個城市的文明程度跟他的下水道有關，再怎么現代化的城市，也需要下水道工人維護；同理，一輛豪車，再怎么外型光鮮亮麗，也需要工人精細的布線工作。

(奧迪A5車內線速展開)

埃隆.馬斯克曾表示：在Model S上，整車線束長度是3公里；而在Model 3上，這個數據是1.5公里左右。在未來將要推出的Model Y上，線束長度會被進一步縮短到只有100米。“一年賣出10萬輛，線纜連起來可繞地球一圈”，是不是驚掉你的下巴？連特斯拉這么高科技的車企，也拿線束開刀。沒辦法，對于車輛研發和制造來說，線束這個細節有點不太尋常，神經錯亂可不是鬧著玩滴！

統計顯示，一輛低端車的線束系統成本要大約300美元，重量大約30公斤，長度大約1500米，線束大約600根，1200個接點；而一輛豪華車的線束系統成本大約550-650美元，重量大約60公斤，線束大約1500根，長度大約5000米，3000個接點。如果沿用目前的電子架構體系，無人車時代的線束成本不會低于1000美元，重量可達100公斤。“剪不斷、理還亂”，這就是線束的現狀，急需一個統一的標準和精簡的方案。

傳統汽車線束的局限

CAN總線起源于上世紀90年代，主要用于車上控制數據傳輸，是現役車載網絡應用最為廣泛的標準，最大傳輸速度為1 Mb/s。

LIN是一種低成本通用串行總線，在汽車領域主要用于車門、天窗、座椅控制等，最大傳輸速度更低，僅為20 kb/s。

FlexRay的主要優勢在于相比CAN總線具有較高的帶寬，可達10Mb/s，可以滿足汽車關鍵應用的要求，但是其成本卻很高，主要適用于中高端車中的線控系統（如懸架控制、變速箱控制、制動器控制、轉向控制等）。

MOST主要支持多媒體流數據傳輸，MOST150標準的最大帶寬為150 Mb/s的，在車載多媒體數據傳輸應用較多。雖然MOST150支持基于IP的應用程序，但由于單一供應商的問題，基礎開發成本較高。

LVDS是一種電氣數字信號系統，通過銅纜雙絞線傳輸高速數據（最高可達850 Mb/s，最長傳輸距離10 m），原本就是網絡通信總線的一部分。在汽車領域LVDS主要用于屏幕和攝像頭之間的數據傳輸。

傳統汽車總線能滿足部分子系統的要求，總體來說，優勢在于實時性。但普遍存在的問題是帶寬低，成本高。基本上這些總線標準都是面向汽車制定的，帶有濃厚的汽車行業色彩，關鍵的局限在于：不易擴展，無法互聯互通。在車聯網、無人駕駛時代，這些傳統的總線就像老化的血管瘤，堵塞住了信息化向汽車內部延伸的通道。

以太網通信

以太網技術發明于1973年，經過40多年的發展，目前已是應用最為普遍的局域網技術，甚至也可應用于廣域網。嚴格來說，以太網并不是特指某種總線技術，它是IEEE組織803.2工作組下的一系列標準協議。以太網從最初支持10Mbit/s的吞吐量開始，經過不斷的發展，目前有快速以太網（100Mbit/s）、千兆以太網（1Gbit/s）、萬兆以太網（10Gbit/s）及100Gbit/s。同時，為了適應應用的多樣化，以太網速率打破了以10倍為一級來提升的慣例，開始支持2.5、5、25及400Gbit/s的速率。傳輸介質不僅有雙絞線銅線，還可以是光纖。

以太網的優勢

可以看到，以太網不僅能支持更高的帶寬吞吐率，而且成本也比較低。另外BroadR-Reach的非屏蔽單對雙絞線，不需要鋁箔層和絕緣膠層，這種線纜比傳統網線還輕，而抗電磁輻射性能同樣優異，并且已通過ISO-9001以及TS16949標準。在安全性方面，以太網完全可以移植網絡通信領域的成熟應用，來搭建汽車自己的安全局域網，如數據加密、防火墻、深度包檢測(DPI)等。

（左邊為傳統網線，右邊為車載以太網線）

關鍵在于，這是一個統一的標準，只要符合IEEE 802.3規范，你可以任意擴展。我們都有這樣的體驗：拉根網線，你就的PC就可上網；家里只有一根光纖入戶，而又多臺電腦要上網？沒事，買個小路由一擴展，搞定；辦公室網線接滿了，而又要添加服務器存儲、打印機、視頻終端接入網絡？沒事，加個交換機一擴展，搞定！所有這些方便都來源于以太網標準的廣泛應用。在全IP時代，一輛汽車配置一個公網IP地址，車內每個ECU單元配置一個內網IP地址，以靈活配置連接到互聯網上；只要預留接口，有線網絡和無線網絡自由切換，汽車的任何部件都可隨時與你的移動設備交換數據，這不是科幻，未來，已在路上。

汽車以太網的起源和發展

雖然以太網技術在通信世界暢通無阻，但應用于汽車上要面臨一些挑戰：電磁兼容性和延遲是兩個主要問題。雙絞線網絡對電磁兼容性的要求并不那么嚴苛，但是放在汽車上就不同；而且存儲轉發式網絡必然有延遲，在局域網中，并不那么挑剔，但是用于汽車網絡架構，則勢必嚴格得多。2011年，博通為了將其在網絡通信領域的優勢拓展到汽車行業，開發出了汽車用的以太網芯片和整體解決方案：一是通過BroadR-Reach技術成功解決了車規要求的EMC問題，二是革命性地提出單對非屏蔽雙絞線方案，將傳統線束重量減輕30%。

(博通發布的下一代BroadR-Reach車載以太網方案)

剛開始時，只有博通一家在吆喝，奈何酒好不怕巷子深，恩智浦、飛思卡爾、哈曼、寶馬等一眾汽車業界巨頭也看到這個機會，于是組成了一個OPENAlliance聯盟，推廣車載以太網技術標準，目前，包括一汽、北汽在內的諸多車廠也加入了這個聯盟。現在來看，汽車以太網技術已逐漸成熟，2016年初，IEEE批準了以博通BroadR-Reach技術為基礎的標準，命名為802.3bw 100BAST-T1,稍后802.3bp 1000BASE-T1也通過，該標準允許在1對信號線上以1Gbps的速度實現15m的傳輸距離；還有車載版PoE標準802.3buPoDL也通過，意味著在車內通過以太網口供電也不存在問題。

(汽車以太網標準化組織)

針對業界最為關心的以太網傳輸時間延遲、包排序和可靠性交付問題，技術研發也沒有停止。在音視頻同步傳輸方面，IEEE另一個工作組802.1制定了AVB標準；在精準時間同步方面，IEEE提出了TSN(時間敏感網絡)一系列標準。所有推廣汽車以太網的阻力，都在穩步解決中，時間表已給出。同步地，Marvell 2015年就推出了符合部分802.1標準的產品，如已用在特斯拉Autopilot 2.0上的方案88E6321和88E6341；2017年，TSN汽車應用領域大部分標準定型，博通于是在2017年12月推出BCM53162，主要目標市場就是無人車和L3級無人駕駛。IEEE原本預計要到2021年才有量產車用TSN，現在看來應該會提前1到2年。

(汽車以太網標準進展)

車載以太網在汽車業界的現狀

2011年，當汽車以太網的概念提出時，眾多的車廠只是在觀望狀態，雖然大家都承認這是一項革命性的技術，但針對尚未解決的問題，保守的車廠和Tier1們都望而卻步。第一個吃螃蟹的總是勇敢者，2013年，寶馬X5第一個將汽車以太網用于3600C環視系統。這也符合以博通為領導的Open Alliance聯盟對汽車以太網的推進思路：先以Infotainment系統為切入點，逐步深入到ADAS、甚至車身與安全整個車載系統。

(寶馬X5搭載的車載以太網)

隨著時間的推進，寶馬嘗到了甜頭，2015年在其全系車型（7系、5系、3系和i系電動車）中都部署了車載以太網，而且已經不是單純的環視，而是整車系統都基于汽車以太網來設計。2016年，更多的車廠成為汽車以太網技術的擁躉，捷豹、路虎和大眾的帕薩特都在其某些車型集成了汽車以太網技術，包括前文提到的特斯拉Model S和Model 3。截止目前，Broadcom現在已經在汽車市場出貨1900萬顆以太網芯片。

在擁抱新世界時，國產造車勢力同樣勇于嘗鮮，那些沒有動靜的廠商并不是停留在觀望，早在2015年奇瑞汽車就和博通簽訂了共同開發車載以太網應用的合作諒解備忘錄；而榮威RX5是國內第一個將車載以太網應用于環視系統的車型；隨后長安InCall 5.0也用以太網技術改造了其車內通信架構。新勢力中，奇點汽車的“手術”動得最大，在幾乎所有子系統都采用車載以太網，只保留部分涉及安全系統的CAN總線。

(汽車以太網的應用預測)

2018年，隨著IEEE有關汽車以太網的大部分標準定型發布，汽車業界將來到一個十字路口：在汽車智能化的浪潮下，傳統總線架構的劣勢正在凸顯；以太網以其勃勃生機正在取而代之。TSN、時間同步等是最后的關鍵，如果這些標準突破，所有關于汽車以太網技術上的擔憂都不復存在。

汽車以太網產業鏈

技術標準本身就是由產業圈共同推進的，當技術成熟后，也就意味著產業生態成熟了。圍繞著汽車以太網，眾多車廠、Tier1、芯片廠商等早就精心布局。博通,恩智浦就不必多說，C位出道，代表著最上游的以太網芯片和相應的MCU供應商；全球汽車線束和連接器巨頭莫仕(Molex)早在去年就和黑莓的QNX合作研發基于10Gbps的車載以太網平臺，旨在提升智能網聯車輛的數據帶寬，不出意外，今天的CES展上就可看到這款黑科技產品。

2017年，Tier1廠商德爾福汽車公司與高頻連接技術公司羅森伯格(Rosenberger)達成戰略協議，意欲加強在高速數據傳輸方面的能力。“互聯車輛平臺需要通過性能強勁的電子架構、以更快的速率傳輸更多的數據。此次合作將使德爾福與另一行業領導者一起為整個汽車的以太網架構確立普遍標準，”德爾福高級副總裁、電子/電氣架構部門總裁兼工程組件團隊總裁艾博彬表示。

加入這個生態圈的還有很多，不僅有車廠，還有汽車供應商名錄上的常客，就業界普遍關心的延遲和同步問題，他們都在為之努力。比如TSN主要支持者包括思科、英特爾、瑞薩、德國工業機器人巨頭KUKA、三星哈曼、寶馬、通用汽車、現代汽車、博世、博通、德州儀器、NXP、三菱電機、LG、Marvell、ADI，通用電氣等。所謂不是一家人，不進一家門，兩個世界的擁抱，從此你中有我，我中有你。

展望

有時候，我們需要回首來時的路，才知道今天的選擇值不值得：2008年以太網年首次出現在汽車應用中，當時同樣也是寶馬公司將其作為OBD診斷接口，用于對發動機控制模塊上的校準軟件進行重新編程升級。之前采用傳統的CAN總線方式重新刷新這些模塊需要花費10個小時才能完成，但使用1GbE的以太網連接技術后只需要20分鐘即可上傳相同的軟件包。有時候，我們需要抬頭仰望星空，才能預測明天前進的方向：今天以GPS、藍牙、WiFi、NFC、V2X為主的無線連接已經打通汽車與外部連接的通道，汽車表皮的每個毛細血管都已噴張，等待接入這個萬物互聯的世界。

我們不妨頭腦風暴下：將來汽車內部的每個ECU單元、油門、剎車、發動機、轉向、輪胎、懸掛、電力系統的每個數據都接入云中心，甚至連你座椅、車窗角度、收音機頻道都有專門的大數據為你服務，這將繁榮多少五花八門的應用和市場？像每一個擁有IP地址的互聯網設備一樣，你可通過OTA升級你汽車的每一部分。好車一部就夠了，這就是以太網為骨干網的自動升級汽車，在這個平行的世界里，開瑪莎拉蒂的和開吉利的沒有區別。

(瑞薩的未來汽車構想)

變革都是由偏執狂來推動的，李書福曾說，”汽車不就是四個輪子加幾個沙發嗎？”，癡人說夢，現在他的夢想也實現了；馬斯克把他的特斯拉射向了太空，膠囊機器人已經開始鉆進血管為你療傷止痛，還有多少夢想會止步于技術變革面前？“生活不能只是解決一個又一個的悲傷問題。需要有一些能激勵你的東西，讓你在清晨醒來，相信一切皆有可能”。新能源汽車、無人駕駛都來了，年輕的心臟需要配備更強健的血管，傳統的總線已經堵塞了汽車內在的任督二脈，是時候給汽車的血管動個大手術了。