電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）今年以來，AI帶來的服務(wù)器需求激增，帶火了光通信產(chǎn)業(yè)鏈，800G光模塊成為香餑餑。以往光通信主要應(yīng)用在電信和數(shù)通市場，不過隨著汽車智能化進程的加速，在新的算力需求下，光通信也開始邁進汽車領(lǐng)域。

智能化帶動汽車通信升級

在過去，汽車通信技術(shù)中最常見的是CAN總線，最初是由德國汽車Tier1巨頭博世在1986年推出，旨在改進當時汽車電子電氣系統(tǒng)中的通信需求。

CAN總線使用兩根不同的信號線（CAN_H和CAN_L）組成差分信號傳輸線路，采用分布式控制的方式，能夠連接汽車上各個部位的ECU電子控制單元，同時允許多個節(jié)點同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

為了滿足實時性，CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)能達到毫秒級，但速率一般最高1Mbps，這在以往的汽車電子電氣系統(tǒng)需求中能夠輕松滿足需求。

但在汽車智能化的趨勢下，包括智能駕駛、智能座艙等應(yīng)用場景中，產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，比如攝像頭、雷達等傳感器數(shù)據(jù)，以及娛樂系統(tǒng)等，都需要更高帶寬和更低延時的數(shù)據(jù)傳輸。

特別是在智能駕駛的需求下，高清攝像頭、多線激光雷達等大量傳感器的數(shù)據(jù)需要連接到自動駕駛域控制器進行數(shù)據(jù)分析處理，在安全性的考慮上，也需要這些海量數(shù)據(jù)需要具有實時性。

從數(shù)據(jù)傳輸帶寬需求來看，激光雷達單個的需求約在20Mb-1000Mb/s，雷達約0.1Mb-15Mb/s，每顆攝像頭帶寬需求在500Mb-3500Mb/s之間，傳感器的數(shù)據(jù)總帶寬需求高達3Gb-40Gb/s。

所以CAN總線通信已經(jīng)滿足不了需求，如今逐漸演變成CAN FD甚至是往以太網(wǎng)發(fā)展。CAN FD的傳輸速率可以高達8Mbps，相比以太網(wǎng)而言，CAN FD轉(zhuǎn)換的成本更低，不過從速率來看，以太網(wǎng)完全碾壓CAN FD，可以達到1Gbit/s。

以太網(wǎng)通過交換機進行通信，所有終端節(jié)點都需要通過交換機才能互相進行連接通信，所有信息都要經(jīng)過交換機進行轉(zhuǎn)發(fā)，所以以太網(wǎng)實際不能說是“總線”，已經(jīng)屬于是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，覆蓋整車的通信網(wǎng)絡(luò)。

雖然相比CAN總線和CAN FD，以太網(wǎng)的容錯率較低，安全性、可靠性、穩(wěn)定性、實時性都不如CAN總線，但畢竟其通信速率優(yōu)勢太大，已經(jīng)在智能汽車上用在雷達、攝像頭等對數(shù)據(jù)傳輸速率需求更高的應(yīng)用上。

隨著智能汽車的發(fā)展，以太網(wǎng)或許能夠不斷提高穩(wěn)定性和可靠性，逐步取代更多的CAN應(yīng)用。

光通信也要導(dǎo)入車載通信架構(gòu)？

在車載通信需求升級后，傳輸速率的提高，包括CAN FD和以太網(wǎng)在內(nèi)都面臨新的問題。比如以太網(wǎng)在通過傳統(tǒng)非屏蔽銅雙絞線作為傳輸媒介時，由于運行的頻率較高，并且在車內(nèi)較小的空間中，電子部件較為密集，所以線纜還要面對EMI電磁干擾、機械干擾等問題。

而采用光通信，傳輸媒介從銅轉(zhuǎn)為光纖后，能夠擁有更強的EMC電磁兼容性。首先在銅線加工的過程中，兩根非屏蔽銅雙絞線的長度或者阻抗可能會存在差異，這種情況下差分信號經(jīng)過銅雙絞線進行傳輸時會產(chǎn)生時間偏差或信號幅度偏差，從而形成非必要的共模干涉，產(chǎn)生電磁干擾對車內(nèi)其他的電子部件產(chǎn)生影響。

而使用光纖作為傳輸媒介后，因為光傳輸?shù)奶匦?，不會對電磁兼容性造成影響，所以從這個角度來看，光纖很適合用于車載高速通信。

另一方面，光纖通信由于不存在電磁兼容性的問題，相比采用銅的非屏蔽雙絞線通信時，物理層芯片和連接器等方面需要進行昂貴的EMC設(shè)計，所以實際上使用光纖時，物理層芯片上更加簡單，能夠節(jié)省開發(fā)調(diào)試的成本，降低開發(fā)周期，整體成本可以更低。

因此有不少廠商已經(jīng)開始嘗試推出通過光纖連接的車載通信架構(gòu)，比如赫千科技的高速光纖TSN集中式架構(gòu)以10G TSN Switch作為核心單元，擴展出10G Fiber、10G electronic、1G POF以及100/1000Base-T1等網(wǎng)絡(luò)接口。TSN交換單元支持IEEE802.1 AS，IEEE802.1Qav，IEEE802.1Qbv的TSN協(xié)議，以及二層交換機相關(guān)標準協(xié)議。TSN交換單元還支持多路GMSL攝像頭/以太網(wǎng)攝像頭/激光雷達/4D毫米波雷達等傳感器的接入，傳感器采集的圖像或點云數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)1722封包后由10G TSN Switch進行轉(zhuǎn)發(fā)，傳送至終端網(wǎng)關(guān)進行圖像幀緩存、縮放、混合等處理，最終輸出至顯示接口。

高速光纖TSN集中式架構(gòu)主要應(yīng)用包括ADAS系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、360°環(huán)視系統(tǒng)、車載信息娛樂系統(tǒng)、BMS系統(tǒng)和集中式計算架構(gòu)，最高傳輸帶寬可以高達25Gbps。

鵬瞰科技基于光纖傳輸技術(shù)推出了新一代工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)總線架構(gòu)PonCAN（TS-PON技術(shù)），融合無源光纖通信高速數(shù)據(jù)傳輸、超低時延和高可靠性控制功能，具有高安全性、易于布線和全網(wǎng)同步的特性。

TS-PON架構(gòu)的傳輸速率可以達到10Gbps，時延達到微秒級水平，能夠應(yīng)用在汽車、工業(yè)、機器人等領(lǐng)域。其中在汽車應(yīng)用中，TS-PON未來將有望加速車載域架構(gòu)往區(qū)架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。

小結(jié)：

隨著汽車智能化對于車載通信的需求不斷提高，不斷有更多新的通信架構(gòu)以及傳輸形式將導(dǎo)入汽車領(lǐng)域。而車載通信的創(chuàng)新與發(fā)展，也將會隨之迎來一個新的爆發(fā)時期。