多强的车内链接接口标准才能满足自动驾驶汽车？

一个正在推动名为HDBaseT之链接接口标准的跨产业组织日前宣布，日本Tier One汽车零组件供应商Denso以“贡献成员”(contributor member)的身份加盟该组织；HDBaseT原本是为消费性电子装置应用所开发，用以透过CAT 5缆线传输未压缩HD音/视频、电源、以太网络、USB以及一些控制信号，而现在HDBaseT有最新的车用版本HDBaseT Automotive。

该车用链接接口标准号称可支持先进驾驶辅助系统(ADAS)所需的零延迟高吞吐量传输，HDBaseT标准组织表示，新标准能实现“最高每秒6Gb速率的视频与数据传输，具备超过15公尺(m)/50英呎(ft)以上单条无屏蔽双绞线原生连网功能。”

而因为HDBaseT Automotive仍在初期发展阶段，Denso的加盟特别引人瞩目。目前该锁定先进车用资通讯娱乐系统、ADAS的车内链接接口标准，只有Daimler一家车厂公开表态支持，还有一家来自以色列的无晶圆厂IC设计业者则是迄今唯一承诺将供应符合HDBaseT Automotive规格芯片的半导体厂商。

HDBaseT的支持者相信，新的车用HDBaseT规格会是未来连网/自动驾驶车辆不可或缺的元素；有鉴于在汽车内传输的数据量越来越大，这似乎很合理…但问题来了：所以这是在说，当红的车用以太网络(Automotive Ethernet)无法以最低延迟支持数Gb带宽？

车厂的链接接口选择困难症…

现在市面上有众多车内链接接口技术可供各家车厂选择，例如以太网络是一个已经被认为可取代旧有车用总线如多媒体接口MOST、支持安全关键功能之通用高速传输接口FlexRay等的潜力技术；蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy)以及高速802.11ac Wi-Fi，可用以连结车辆与智能手机/可穿戴设备。

此外，有线宽带MHL被应用于后座信息娱乐系统；同时旧有车用总线标准如CAN与LIN仍在扮演车辆控制网络接口的角色。还有一些原本不是为车用开发的连结技术也抢着上车，如可利用廉价双绞铜线支持低电压、高速传输的低电压差动信号传输(LVDS)，以及也在高速传输应用中常见的串行/解串器(SerDes)接口。
 
各种车内传输接口解决方案
（来源：Renesas）

既然已经有这么多技术选项，车厂们对HDBaseT Automotive会有兴趣吗？对此市场研究机构Strategy Analytics车用电子市场研究总监Ian Riches表示，他有感觉到汽车产业对这个新标准是一种“怎么又来个标准”的神经质与排斥心态，“很多车厂才刚刚开始关注车用以太网络。”

不过HDBaseT还是有其独特之处。自动驾驶技术顾问机构VSI Labs合伙人继顾问服务总监Danny Kim指出，该标准能同时支持点对点(p2p)与菊链(daisy-chain)连结，后者能“实现较低数量的总连结(以达到低成本与更佳使用者体验)，”此外“它是双向的，因此一旦有某个连结或缆线故障，所有与缆线连结的设备仍能维持运作与联机(备援功能)。”
 
HDBaseT Automotive可取代各种车内传输接口？
（来源：Valens Semiconductor）

因为自动驾驶车辆有大量的传感器会产生大量数据，当然会需要更大带宽的传输接口；HDBaseT Automotive在这方面与车用以太网络相比能宽多少？还有，为何新标准要支持长达15公尺/50英呎的传输距离？

针对以上问题，Valens Semiconductor副总裁暨车用业务部门主管Micha Risling表示，有三件事很重要：

1.    随着越来越多电子装置进驻车辆(各种摄影头、雷达、光达、智能天线…)，产生的数据也越来越多，更重要的是这些数据必须在很短的时间内进行传输与处理，因为ADAS资料的延迟可能攸关人命。

2.    自动驾驶车辆的视频性能非常重要，包括影像分辨率以及延迟性，因为影像传输若发生问题会产生致命结果；更高的视频分辨率与接近零延迟，都需要更高带宽。

3.    虽然在车内15公尺的传输距离感觉很长，但缆线并不一定是直直地从A点到B点，还会绕过座椅、车门甚至车轮，更别说车子的引擎以及各种零组件。

HDBaseT vs.车用以太网络

所以这代表HDBaseT的性能会超越车用以太网络？或者说取代所有的车内链接接口？Risling的回答是，前者聚焦于多Gb的不同类型数据传输，车用以太网络如BroadR-Reach技术，对称传输速率则为100Mbps；“HDBaseT现在可以达到以无屏蔽双绞线──更廉价、更柔软而且容易安装的一种缆线──达到2Gbps的带宽(未来将有4/8/12/16Gbps等版本)。”

他补充指出，HDBaseT胜过车用以太网络的另一个优点，是同时支持对称与非对称链路，能针对摄影机/传感器连结优化(对称链路并非针对视频传输优化，因为视频传输通常只有单向需要更高速度)；换句话说，“HDBaseT会被导入需要更高速度与更多数据聚合的应用。”

Risling解释，有一些现在采用CAN或MOST技术的基本控制功能，因为不需要高速传输，不一定要HDBaseT来取代，但是能全部汇整以HDBaseT传输至电子控制单元(ECU)，以减少缆线数量与长度；当汽车内的链接装置更多，就会需要像是HDBaseT这样的技术来支持装置之间、以及装置与车用计算机、或是运算单元本身之间的链接。

哪些车内连结会率先采用HDBaseT？

Risling透露，Valens已经与车厂还有Tier One供应商合作开发采用HDBaseT Automotive接口的特定应用；但合作对象不能公开。他指出，最先采用该技术的会是车用资通讯娱乐系统的USB链接，还有车门应用的连结，“HDBaseT能为车门减少20条以上的缆线，来自后照镜、传感器与音频系统等，只要一条线就能搞定。”
 
HDBaseT能聚合视频与其他数据，利用菊链与多串流提供最大的弹性
（来源：Valens Semiconductor）

另一个是智能天线的应用。Risling表示因为HDBaseT能将PCIe连结延展到15公尺，可实现分离的车用资通讯控制单元(TCU)，也就是说调制解调器能留在车顶，而网关则能放在车内靠近资通讯娱乐系统与ADAS ECU的地方，如此就不必处理车顶会有的高温与空间狭小问题；这可减少必要的零组件、缆线与连接器数量。
 
HDBaseT能让ADAS网络以零延迟实时传输来自各个摄影机的信息，以支持更高安全性与更好的驾驶体验
（来源：Valens Semiconductor）

VSI Labs的Kim总结HDBaseT的众多优点，包括不需要紧密的接地(close grounding)、高速且具未来性的物理层(PHY)、芯片组世代之间的互操作性、支持各种“快”(上网快、更新车用软件快、与USB及智能手机的连结也快)，可实现更佳ADAS性能(高精确度、集中化的视频分析)、更低的缆线数量重量、可实现更低油耗…等等。

他指出：“因为对原生以太网络的支持，HDBaseT网络也能实现以太网络交换；”此外还有(透过USB或1GbE)实现高速韧体更新。至于成本，Valens坚称HDBaseT能带来一系列成本优势，但是Strategy Analytics的Riches对此抱持不确定态度。

HDBaseT能省多少成本？

Valens的Risling指出，首先无屏蔽双绞线比屏蔽式缆线或同轴电缆便宜，但车用以太网络或Serdes等同样支持高带宽传输的接口则无法使用无屏蔽缆线。其次，支持菊链连结使得HDBaseT可减少车内缆线所需数量与长度，实现较低的整车重量并因此能降低油耗；菊链链接也能简化链接架构，减少系统需要的芯片组。

此外他指出，HDBaseT能用相同电缆与连接器扮演不同原生接口的传输信道，包括音/视频、以太网络、控制接口、数据接口(如USB与PCIe)还有电源，因此免除每一种接口对不同电缆与连接器的需求；其他替代技术如果要成为汇整其他不同接口的传输信道，通常会需要额外的芯片组。

但Strategy Analytics的Riches认为，单价仍会是HDBaseT的一大障碍，“整体系统布署成本很重要，芯片成本也一样；”他认为，想要用“芯片虽然贵很多，但用长期眼光看来可以节省成本”这种说法来说服客户不容易。

VSI Labs的Kim也同意以上说法，因为HDBaseT交换器本身就可能很贵，而各种装置节点(如传感器、车用显示器…)会需要支持HDBaseT规格的零组件(如以太网络物理层)，这都会为车厂带来额外成本。

Valens的Risling也无法以实际数字举例HDBaseT组件价格，“每一种应用案例都不一样，而且取决于各种因素，例如需要支持的接口与带宽，还有数量等等。”

HDBaseT面临的其他市场挑战

除了成本以及汽车产业对太多标准的疲乏等问题，HDBaseT还面临其他挑战，例如技术成熟性与技术寿命。Strategy Analytics的Riches指出，HDBaseT是一开始锁定消费性电子产业的、相对较新的技术，消费性标准可能生命周期很短，但汽车需要寿命更长的技术。

他举例指出，IEEE 1394 Firewire被越来越多消费性电子产品使用时，也曾想进军汽车市场，而“我猜汽车产业现在很庆幸他们没走那条路。”此外现在要以高带宽连结应用情境来说服车厂不容易，“未来高速自动化驾驶的场景可以预见，但在未来五年不可能大量涌现。”

Riches表示，很多车厂在实际设计上仍会考虑到对高速链路的需求，好让各个传感器能处理更多数据，不过HDBaseT若要取得动力还需要增加芯片供应来源，“车厂不喜欢只有单一供应商；”而现在除了Valens，并没有其他厂商确定会开发车用HDBaseT芯片。但他也指出，恩智浦半导体(NXP)与意法半导体(ST)，都是HDBaseT联盟的成员。

Valens的Risling则指出，车厂中开发不同车用装置的各部门之间壁垒分明，是他们在推广HDBaseT技术时遇到的一大挑战，因为该技术不只是能针对不同连结进行优化，更重要的是那些车内连结汇整的优化，从而让车内ECU与储存得以共享资源；但若是各部门之间是分头开发，要传达这样的讯息非常困难。

此外Risling也指出，市场上对于连网汽车仍存在许多不确定性，车厂与Tier One供应商还在定义最优先的功能需求，他们也正在与汽车产业紧密合作；因此Valens越来越意识到伙伴关系与联盟的重要性，除了重视汽车产业伙伴的价值，还有与不同产业标准组织、芯片制造商的合作，如目前Valens也与MIPI Alliance旗下的车用工作小组有合作关系。

编译：Judith Cheng

本文授权编译自EE Times，版权所有，谢绝转载

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