比照轿车的曩昔、现在、将来，有一个显着的趋势：轿车现已成为带轮子的数据中心。在每辆轿车内部，来自安全体系、车载传感器、导航体系等的数据流量，以及对这些数据的依靠程度，都在不断敏捷增加。
这在速度、容量、牢靠性方面给车载网络(IVNs)带来了严峻影响，其间的影响之一是，在高速低时延运用中，比方操控区域网(CAN)、FlexRay、本地互连网(LIN)、面向媒体的体系传输(MOST)和单边半波传输(SENT)之类的总线短少所需的带宽。成果，这些传统规范正逐渐被信息技能(IT)范畴的从前已验证的技能所代替。
当时的首要实例是轿车以太网，它掩盖了电气和电子工程师(IEEE)开发的四项规范。现在，轿车以太网将与包含各种体系和子体系的多种总线共存。因而，咱们需求不同的测验办法，来完结轿车和IVN的规划、验证、调试、排障、保护和保养。
开展趋势：更多需求来自数据、以太网、规范化和生命周期。
今日的轿车有超越八十个电子操控单元(ECUs)，CAN、LIN、FlexRay、MOST和SENT一向承载着这些ECU和各种机载体系之间的信息，比方发动机、传动体系、传输、刹车、车身、悬架、信息文娱体系等(图1)。此外，蜂窝和非蜂窝无线技能正把外部数据撒播送到信息文娱体系、导航体系和交通讯息体系。
图1：在轿车体系中，不同的总线和数据速率供给了必要的通讯功用。
处理更多的数据
在未来几年中，咱们估计每辆轿车中都会看到超越100个ECU，联网的车内网络每天会承载几TB数据。咱们估计轿车将持续选用CAN、CAN-FD、LIN、FlexRay、SENT和MOST；可是，当时顶端数据是FlexRay的10 Mbps及MOST的150 Mbps。当然，想“走得更快”总是说易行难，业界遍及选用CAN总线要求进行大规模从头规划，才干供给必要的速度、安全性和向下兼容才干。
跟着传感器的数量越来越多，灵敏度越来越高，它们会发生巨大的数据。能够幻想，10~20个摄像头，供给360度全景视图，一切摄像头都发送1080p (现在)或4K (将来)高清数据流，像素深度从16位进步到20位乃至24位。这些数字正在敏捷叠加在一起：一个支撑24位像素深度的4K摄像头以每秒10-30帧的速率，生成每帧199 Mb的数据。虽然1 Gbps速率现在或许满意了，但很快就需求10 Gbps (图2)。
图2：数量越来越多的传感器和ECU之间需求更快的数据速率和更宽的带宽。
现在，IVNs选用预处理硬件，在传感器上履行数据精简(即紧缩)。惋惜的是，这会引入时延，影响呼应时刻，一起还会下降图画质量，然后约束可用的检测间隔。一个新式解决方案是以2 – 8 Gbps速率把原始数据传送到集中式片上体系(SoCs)或通用处理单元(GPUs)，SoC或GPU能够对输入的实时数据进行紧缩。IVNs正从扁平结构转向域操控器结构，在域操控器结构中，传感器会把原始数据传送到中心处理单元。
所需的通讯流量正在不断扩大，并跟着轿车到根底设施(V2I)、轿车到轿车(V2V)和轿车到万物(V2X)技能不断演进。一切这些都将在轿车操作和人机交互中发挥重要效果。
转向轿车以太网
在轿车运用中，优化数据利用率要求更快的吞吐量、更低的时延、更高的牢靠性及更高的服务质量(QoS)，以保证轿车的安全牢靠运转。跟着速度到达10 Gbps，轿车以太网将在承载高速数据通讯方面发挥越来越大的效果，包含：IEEE 802.3cg, 10BASE-T1, 10 Mbps；IEEE 802.3bw, 100BASE-T1, 100 Mbps；IEEE 802.3bp, 1000BASE-T1, 1 Gbps；以及IEEE 802.3ch, 10GBASE-T1, 2.5/5/10 Gbps。
考虑到可用的数据速率及对这些功用的需求不断增加，别的需求下降线缆分量，许多业界调查人员在猜测轿车以太网的开展及联网的车载节点数量时均十分达观。
规范化：取得全新商业优势
在整个轿车职业开展史上，长时刻以来有一种既定的作法没有改动，那就是规范化。这种作法仍将适用，因为规范化供给了许多重要优势，比方加重了各厂商之间的竞赛，下降了元器件本钱，保证了互操作才干。
总线拓扑和数据速率比照
在考虑不同的总线时，每种总线对应的最大数据速率及其支撑的网络拓扑类型，图3汇总了部分数据。轿车以太网还增加了“交换式织物”功用，以在局域网(LANs)中完成有用的功用。它结合运用硬件和软件，运用多台以太网交换机，操控网络节点中的事务。织物网络辨认其一切途径、节点、要求和资源。在这种架构内，可用的地址空间为224个，能够衔接最多1600万个节点或设备。
在新一代IVN范畴，规范化实例包含轿车以太网、MIPI A-PHY和HDBaseT轿车。经过选用IT范畴经过验证的技能，轿车职业将取得显着的全新商业优势，因为未来的轿车正变成带轮子的数据中心。
图3：首要轿车总线特别合适特定间隔的使命，但其通用性也因而弱于根据以太网的网络。
生命周期：从开发到保养
跟着轿车的自主度越来越高，体系故障导致的成果也变得越来越严峻。为协助保证这些体系安全牢靠地运转，车载网络测验在整个轿车生命周期中的重要性在不断上升(图4)。因而，审慎地挑选体系规划东西和IVN测验解决方案，满意轿车生命周期一切不同阶段的需求，将给一级供货商、轿车OEM及轿车终究用户带来深化的优势。
图4：车载网络测验在整个轿车生命周期中的重要性在不断上升。
多维应战：并排测验多条总线
今日，轿车正选用各种一起运转的通讯总线。因而，体系优化和调试变得十分困难，耗时也很长。并行运用一切这些技能，并且是在车辆有限的空间内，会导致电磁搅扰(EMI)、信号质量差，并或许会导致要害体系故障。
测验车载网络要求在整个车辆中进行牢靠性校验，包含互操作才干、抗搅扰才干、串扰和搅扰源。查验运转功用和通讯牢靠性将包含轿车内部每一个ECU办理的衔接总线的体系(图5)。跟着轿车的数据密布度越来越高，测验对保证生命周期一切阶段的安全牢靠运转变得至关重要，包含开发、验证、出产、保护和保养。
图5：选用以太网作为各个体系通讯的中心纽带，现在这些体系均依靠各种专用总线。
测验应战#1：调试总线问题
CAN、LIN和FlexRay均是相对老练的总线协议，规划方针是健旺、简单集成。即便如此，车载通讯或许仍会遭到噪声、电路板布线及发动/关闭守时的影响，发生总线过错过多及确定等问题。CAN、LIN和FlexRay的常见问题包含扫除信号问题，调试解码后的协议，了解多条通道、传感器和鼓励器。在SENT中，很难先装备示波器解码快速和低速通道SENT音讯，然后再触发解码后的信息。
如前所述，多条总线在轿车关闭的空间内一起运转，或许会发生EMI，导致信号质量差。预共同性测验能够协助您阻隔和辨认信号质量问题和总线功用问题的成因，别的还能够改进针对相关规范经过EMI和电磁兼容性(EMC)正式测验的才干，如CISPR 12、CISPR 25、EN 55013、EN 55022 (被EN 55032代替)和CFR Title 47, Part 15。
测验应战#2：查验电气共同性
保证轿车之间及轿车内部牢靠的低时延数据流，对整个体系的安全运转至关重要。与CAN、 LIN等不同，轿车以太网具有IEEE和OPEN联盟规则的一套杂乱的共同性测验，包含各种电气要求，以保证满意规范。这些测验通常在规划、验证和出产进程中履行。在轿车以太网中，物理(PHY)层电气测验掩盖发射机/接收机（收发机）功用的多个要害方针。这些丈量的详细方针，是测验物理介质衔接（PMA）相对于各种电气参数据的共同性。
测验应战#3：验证协议共同性和体系功用
轿车以太网选用全双工操作，因而链接的两台设备能够一起收发数据。与传统同享网络比较，这供给了三个相关优势：榜首，两台设备能够一次收发数据，而不是轮番收发数据；第二，体系的总带宽要更大；第三，全双工能够在不同的设备对（如主设备和从设备）之间一起完成多个会话。
除了这些杂乱情况外，轿车工程师还面临着另一项应战：选用PAM3信令进行全双工通讯，使其很难先检查轿车以太网事务，然后再全面表征信号完整性。假如想在链路上履行信号完整性剖析，并在实在体系环境中解码协议(运用示波器)，规划人员必需分隔检查每条链路，这要求先阻隔信号，然后才干履行剖析。
测验应战#4：取得排障和调试所需信息
不论问题是总线功用、EMI、电气共同性仍是协议共同性，都有两个根底方针决议着信号质量，从而决议数据功用，那就是起伏和守时。这两个方针准确运转，对保证数字信息透过总线成功传输必不可少。因为总线速度越来越快，信号调制技能越来越杂乱（如PAM3），这一点也变得越来越困难。示波器是首选的丈量东西，但假如没有满意的频率掩盖规模、通道数、附件和屏幕剖析功用，排障和调试进程或许会变得反常繁琐耗时。
解决方案：凭借规范化的力气
如前所述，规范化是轿车职业长时刻来既定的一种作法。以史为鉴，这一概念也能够用来为IVN测验挑选解决方案。规范化经过选用共同的测验办法，能够协助您办理测验本钱。例如，挑选能够简洁习惯更高速度的测验渠道，能够让您进步测验丈量解决方案的资金利用率。
在实际国际中，咱们需求考虑轿车及机载体系在整个生命周期中不同的责任区分。假如没有共同的战略，那么常见的作法会导致不同部分之间随意运用测验硬件和软件，终究根深蒂固。让咱们更细心地考察一下解决方案中哪些一般特色和详细特色能够协助您下降测验本钱，一起保证在轿车的整个生命周期中完成共同的成果。
泰克解决方案揭秘
泰克与轿车职业工程师、第三方解决方案供给商和规范组织密切合作，为车载网络验证、调试和共同性测验研制出各种立异解决方案。泰克解决方案包含职业抢先的示波器、探头、信号源、频谱剖析仪和软件。经过为运用优化的软件解决方案，这些解决方案能够装备成测验CAN、CAN-FD、FlexRay、LIN、SENT、轿车以太网等总线。泰克运用软件供给了高档剖析功用，经过主动完成各种规程、丈量和陈述编制作业，节省了工程师的时刻。图6归纳介绍了泰克解决方案，其在三个要害范畴满意了测验和剖析需求：信号质量，PMA发射机共同性测验，专用总线。
图6：能够为车载网络运用简洁创立恰当的解决方案。
展望未来，泰克现已宣告支撑HDBaseT联盟。咱们将与其开发者Valens一道，供给共同性测验和协议剖析解决方案。HDBaseT轿车能够运用称为地道的技能，承载音频、视频、以太网、USB、PCIe等信息。在本质上，地道技能把事务数据封装在一个数字“包装”中，沿着常驻协议传送到估计目的地，然后再以本来的方式拆包处理。HDBaseT轿车经过一条UTP电缆（最长50英尺或15米）供给几GB速率的原生网络功用，一起满意了轿车范畴严厉的EMC要求。
保证现代轿车之间及内部牢靠的低时延数据流量，对整个体系的安全牢靠运转至关重要。因为当时及未来轿车规划中运用的总线数量不断攀升，完成这一方针正变得越来越困难。泰克及其解决方案合作伙伴创造出共同的车载网络测验办法。在一切首要IVN中及在整个轿车生命周期中，咱们能够协助您及您的团队把新规划更快地投入出产，加速验证测验，增强共同性测验，优化出产测验，简化服务和修理后测验。终究成果，能够大大增强您满意本钱和时刻表的才干。
