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驱动下一代E/E架构的神经脉络进化—10BASE-T1S

发布时间:2025-07-09 www.cechina.cn

  汽车电子电气架构的演进正经历一场深刻的变革,“中央计算单元+区域控制器”的架构模式已成为当前主流车型平台发展的明确方向。这种从传统的“功能域”(Domain)架构向“区域”(Zonal)架构的转型升级,旨在实现更高的集成度、更灵活的部署以及更优的成本控制,代表了智能汽车发展的前沿趋势。
  然而,任何重大的技术范式转移都伴随着挑战。经过近一两年的工程实践落地,行业逐渐发现,在享受新架构优势的同时,也普遍面临着一些亟待解决的共性问题,其中网络延时增大和系统稳定性不足尤为突出。
  为什么新架构下延时和稳定性成为痛点?背后的原因是多方面的,但以下两点较为明显。
  信号传输路径的“长途跋涉”
  这是导致延时增加的核心因素之一。在传统的Domain架构中,功能模块相对集中,相关信号的输入、处理和输出往往在同一个域控制器内或邻近域之间完成,路径相对直接。而切换到Zonal架构后,物理布局按车辆区域划分,功能逻辑却可能跨越多个区域。一个简单的信号(如某个开关输入),可能需要先被所在区域的区域控制器采集,然后跨区域传输到中央计算单元进行处理或决策,处理结果再可能传回原区域或另一个区域的控制器执行输出。 这种“物理分散、逻辑集中”的特性,使得信号需要经过更多的网络节点(控制器)和更长的物理链路进行“接力”,如果边缘节点基于CANFD通信,端到端(End-to-End)通信链条需要CAN->Ethernet->Ethernet->CAN,传输路径显著拉长,再加上CAN-Ethernet的转发/转换处理,不可避免地引入了更高的通信延迟。复杂的网络拓扑也增加了联调的难度和不确定性。
  通信范式转变
  这是影响系统稳定性的因素之一。Zonal架构通常伴随着通信方式的升级,从传统的基于信号(Signal-Oriented)的CAN/LIN总线,向基于服务(Service-Oriented)的以太网通信(如SOME/IP)演进。除了新的技术从引入到成熟需要时间沉淀之外,服务处理的过程以及从信号到服务(Signal to Service)转换的过程中,当网络负载较高或服务调用频繁时,算力开销会显著增加,可能导致控制器处理能力饱和,进而引发消息处理延迟、丢包,甚至系统级的不稳定现象(如响应迟缓、功能偶发失效等)。
  为解决该问题,行业内采取了多种做法,例如优化功能分配策略、提升中间件效率、利用通信硬件模块加速数据传输,以及优化通信协议。
  除了以上方式,行业内也有OEM将CANFD换为车载10Mbps以太网来尽量减少这样的问题发生。基于10BASE-T1S的边缘节点与车内的主干网100BASE-T1/1000BASE-T1节点基于2层交换机进行数据转发,降低端到端的整体延时,不需要由中间节点进行signal to service的转换,降低算力消耗并减少不稳定性。
  10BASE-T1S具备以下特点:
  ●基于一对双绞线传输,半双工方式
  ●总线型拓扑,无交换机
  ●以太网协议族,上层协议统一
  ●可使用物理层冲突避免机制PLCA(Physical Layer Collision Avoidance)提高系统确定性、可靠性及带宽利用率
  ●可使用OA 3-PIN PMD收发器,进一步降低使用成本、降低PCB面积
  随着“中央+区域”架构的演进,10BASE-T1S凭借其独特优势,将成为驱动下一代汽车电子电气(E/E)架构“神经系统”进化的关键技术。作为车载网络技术的探索者,经纬恒润已携手多家OEM厂商,深入开展了10BASE-T1S协议的研究与应用实践。我们构建了一套涵盖网络设计、DEMO系统开发、测试及验证等环节的完整10BASE-T1S系统架构设计与验证方法论,并依托丰富的实践经验,致力于为客户提供从设计到验证的全链路解决方案。

标签:汽车,电子电气,网络,控制器,车载网络,以太网,车载

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