高級別自動駕駛的核心網(wǎng)絡(luò)部件時間敏感網(wǎng)絡(luò)

一、傳統(tǒng)汽車網(wǎng)絡(luò)完成歷史使命 、車載網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史：CN為主導(dǎo)，多協(xié)議共存?zhèn)鹘y(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)種類多隨著汽車網(wǎng)絡(luò)需求變而不斷發(fā)展。載線在20紀80年初具形，多有高達0種線型國汽工師A根汽上絡(luò)統(tǒng)性能各車總為ABC、E大過期際應(yīng)檢目市較為見車網(wǎng)主是NLlxaST和DS網(wǎng)絡(luò)分類傳輸速率應(yīng)用范圍主流協(xié)議A類＜20bits刮水器、后視鏡以及其他智能傳感器LIN、TT/AB類20-125kit網(wǎng)絡(luò)分類傳輸速率應(yīng)用范圍主流協(xié)議A類＜20bits刮水器、后視鏡以及其他智能傳感器LIN、TT/AB類20-125kits車燈、車窗等信號多、實時性要求較低的控制單元低速CANC類0.12525Mbi/s發(fā)動機、S等實時性要求高的控制單元FlexRyTT/高速CAND類25-150Mits導(dǎo)航、多媒體系統(tǒng)ID-1394MSTE類10bits氣囊等面向乘車人員的被動安全系統(tǒng)Bytefight資料來源：汽車與電子軟、未來趨勢：以太網(wǎng)作為各個系統(tǒng)通信的中央樞紐，各個系統(tǒng)依賴各種專用總線。konx預(yù)在未幾年中每汽車中會到過00個E聯(lián)的內(nèi)絡(luò)天會幾B汽車繼用NLN、Flxa、NT和T但，前頂數(shù)是FeRay的0Mbps及ST的50Mps當，想走更快”是易難業(yè)普遍用CN總要進行規(guī)重設(shè)，能提必的度安性和下能力。圖1在數(shù)量越來越多的感器和U之間需要更的數(shù)據(jù)速率和更寬帶寬Tektrnx、 圖2車載總線發(fā)展時線 圖3車載網(wǎng)絡(luò)演

紫金山實驗室、 裕太微電子、 ：目前使用最為廣泛的車載總線AN全稱控制器域網(wǎng)CntolerAraNewok），最早由博提出N一總型串行信、播式網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點通過雙連接CN不能簡化輛各電子控單元的和安裝，相于其他技術(shù)減輕線的重和低對間要求。CN總的作驟一節(jié)要其點發(fā)數(shù)時該點的PU要送數(shù)和己的識傳給節(jié)的N芯，并處準狀；它到線配轉(zhuǎn)為送文態(tài)N芯片數(shù)根協(xié)組成一的文式出；網(wǎng)上的其它節(jié)點處收狀態(tài)。每個處于接態(tài)的節(jié)點對接收到的進行檢測，判斷這報是否是發(fā)給己的以定否收。圖4N網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)汽車電子與軟件、傳統(tǒng)載AN總最持50kis傳速每幀能載byes數(shù)據(jù)經(jīng)以足智能時的網(wǎng)絡(luò)求因此201世布NDCNWihleileDaaRae方對原的CN網(wǎng)進級CN繼承傳統(tǒng)N線主要性使改較的物層雙串通協(xié)議基非壞仲技術(shù)分實時控制，可靠的錯誤處理和檢測機制，在此基礎(chǔ)上對帶寬和數(shù)據(jù)長度進行優(yōu)化。AND的幀報文具有數(shù)據(jù)場波率可的仲合數(shù)控場用準通信特而數(shù)就會換更的信特端用的為bis和5bis從而到高信率目的。圖5N標準幀結(jié)構(gòu)資料來源：車界事公眾號、圖6ND標準幀結(jié)（數(shù)據(jù)長度最大為6bye）資料來源：車界事公眾號、圖7ND標準幀結(jié)（數(shù)據(jù)長度為064yts）資料來源：車界事公眾號、LI：局部連接網(wǎng)絡(luò)LIN屬于A類總線主用于車窗雨器等實性不高的控制LN分節(jié)點從過連一低成本串通網(wǎng)，早由迪寶、眾摩托拉汽及供商組的LN聯(lián)提。LN線所的訊主節(jié)中主任發(fā)機務(wù)進度來定前通內(nèi)送應(yīng)的幀并報幀幀通總上從點接幀之通讀標符確自是應(yīng)該當通訊做出應(yīng)做何響。圖8LIN網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)汽車電子與軟件、Flexa：成本較高難以大規(guī)模使用FleRay相對于LN在傳輸速率上有了較的提升但同樣帶來昂的成本leRy差分號輸，總線兩組常用雙線FeRay總數(shù)據(jù)發(fā)取間發(fā)事件發(fā)方用間觸通盡可能持輸同與預(yù)leay前被應(yīng)在誤容度低以時確性求的領(lǐng)如驅(qū)向制由于本對當前要用型中端上leay也較復(fù)當前較到leRy取代他載絡(luò)型趨勢。表：Flxay與其他LINFlexRay速度40千比特/秒1兆比特/秒10兆比特/秒成本低中高Wires122或4典型應(yīng)用 車身電子設(shè)備（后視鏡電動座椅配件

動力總成（發(fā)動機、變速箱、） 高性能動力總成安全（線控、主動懸架、自適應(yīng)巡航控制）汽車與電子軟、圖9FleRy總線結(jié)構(gòu)汽車電子與軟件、OT：魯棒性較差T為多媒體定向系傳輸（mdiorenedystesrasor），為車輛一種多媒體應(yīng)通技術(shù)，主要應(yīng)用于車上多媒體和影音娛樂系統(tǒng)。最初由奧迪、姆勒、哈曼等汽車及其供應(yīng)商成立的組織提出。ST總線利光脈傳數(shù)傳質(zhì)通采塑光采用形能一個向輸單元過導(dǎo)纖維沿形向數(shù)發(fā)到下個制元T多連接64節(jié)如果中個點障斷，他點也無傳數(shù)。圖10T系統(tǒng)采用環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)《汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、VD：OT技術(shù)的潛在替代產(chǎn)品，但拓展性受限L為低電壓差分信（wVolgeDerentalSgan是一種壓差分高速信號標準DS號傳輸一由部組分信發(fā)器差信互聯(lián)分號收差信發(fā)器將平衡的L信號換平傳的DS號差信接器：平的DS信號換非衡的TTL號。LS不專門對車領(lǐng)設(shè)的但由于具較的55b以更的因在載領(lǐng)域也有所用。但LS也具一定的問，先其傳輸線需要增厚的傳輸屏層以滿車的電磁容（EC）、電干擾）等要求，這樣增額外的車重在傳輸協(xié)上，LS屬點對點圖像傳輸技，每個接口只有一個頭或者一個頻輸出嚴重限制了展性能管如此，DS的需求處于暴增周，因為于賴據(jù)量智能車說S一定越如DS的數(shù)吞要高車以太此可以盡能降延提行車全而無經(jīng)壓縮壓以可保圖像度。圖11DS信號傳輸圖汽車電子與軟件、、汽車電子設(shè)備增加對網(wǎng)絡(luò)提出更高要求，以太網(wǎng)逐漸步入車載領(lǐng)域車載電子電器用量來多傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布方式經(jīng)難以滿足暴增的據(jù)輸需求傳汽網(wǎng)中各控器之間主通硬連，此導(dǎo)了統(tǒng)車線點非多據(jù)波統(tǒng)，一中豪車有400多節(jié)，線束量過00公并且要00多工進行力計能成車的絡(luò)構(gòu)計北郵電學(xué)為若未車內(nèi)U量續(xù)增將超設(shè)極。加傳總本的寬以延的制已難以足能化代絡(luò)需。圖2汽車節(jié)點的傳統(tǒng)對點通信方式 圖3汽車總線技術(shù)演驅(qū)動力網(wǎng)絡(luò)標準提高開放性與互聯(lián)性互聯(lián)互通智能汽車開發(fā)者平臺、 裕太微電子、 未來汽車電子設(shè)備一增多推動車廠開始用太網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)方網(wǎng)是前用為遍局域技具有高寬低時特，被泛用家、公、業(yè)制領(lǐng)，早是美的Xerx和Snord大學(xué)合提車以是在用以網(wǎng)議礎(chǔ)變物接電氣結(jié)車絡(luò)需定了一些新準針車以網(wǎng)標，E織對EE821和EE023準進了應(yīng)補和訂，足近年來于DS信樂系以主安技的應(yīng)和統(tǒng)術(shù)增所帶的網(wǎng)通上更高求。以太網(wǎng)性價比更高，有望逐步取代部分傳統(tǒng)總線。各類傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)的成本隨著帶寬的增加而增加，而以太網(wǎng)在與Slxay等成本近情下供更加帶并具延磁擾等計來會對部傳汽總進替代并與N速總領(lǐng)互競。 圖4車載網(wǎng)絡(luò)帶寬與本對比 圖5各類汽車總線未 汽車電子與軟件、 電子發(fā)燒友、 圖16車載以太網(wǎng)應(yīng)用勢低分辨攝像頭/顯示X,I連接,GatewayADA/無人駕駛1低分辨攝像頭/顯示X,I連接,GatewayADA/無人駕駛1000BEX 100BET1 1000BAST1 2/5/10GBET1 >10G裕太微電、車載以太網(wǎng)具有大寬低時延等優(yōu)勢是滿足動駕駛算力和數(shù)據(jù)輸求的核心技術(shù)載網(wǎng)是種以太網(wǎng)連車電單的型局網(wǎng)傳太網(wǎng)用4非蔽線電不車以在單非蔽雙絞線可現(xiàn)10Mis，甚至1bis的輸率，時滿汽行對高靠、電輻、低耗寬分配低遲及步時性方的求。圖17車載以太網(wǎng)僅需用一根雙絞線TeleyneLeCry,nc.、自寶馬開始推進車以網(wǎng)以來各車廠快速進馬于208年203年陸開了載太網(wǎng)術(shù)局部網(wǎng)絡(luò)用如于DoP協(xié)議的D斷使用P議攝頭等205年開在全車（7系、5系、3系和i電車中署載以網(wǎng)并娛、全以通系整，建了載太子統(tǒng)預(yù)計來網(wǎng)滲透有加提。圖18主流EM以太網(wǎng)用情況懌星科、二、TSN為高級別自動駕駛的剛需 、TSN為新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有確定性時延以及多協(xié)議傳輸能力時間敏感網(wǎng)絡(luò)meSnsveNeorkTN)是基于標準以太架演進的新一代網(wǎng)絡(luò)術(shù)它以傳統(tǒng)以太網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)通過時同步數(shù)據(jù)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)置等機制提供確定性據(jù)傳輸能力的數(shù)據(jù)路協(xié)議規(guī)范與傳統(tǒng)以太網(wǎng)相，N能微秒級確定服務(wù)，降整個通信網(wǎng)復(fù)雜度，現(xiàn)信息技術(shù)T與運術(shù)T融合，其具精的鐘步力確性量度及能放運理架可保多務(wù)流的網(wǎng)高質(zhì)量輸兼性及本優(yōu)，未網(wǎng)的展趨。圖19T、B與傳統(tǒng)以太網(wǎng)北匯息、TN的出現(xiàn)主要解了大問題流量傳輸不確定性：統(tǒng)以太網(wǎng)采“盡力而”的傳輸方，導(dǎo)致其傳輸數(shù)據(jù)的時波動較，且具有高的不定商互領(lǐng)域網(wǎng)擁的度同車動旦嚴重絡(luò)題有能致致后，因此載用域網(wǎng)卡頓延容度低N出為決述領(lǐng)的應(yīng)問提了行解決案。時間同步：精時鐘步力對間感的域廣的用間。通信協(xié)議不統(tǒng)一：在絡(luò)架構(gòu)中通常同的設(shè)會使用不同的信協(xié)議而不同的通信議之間以實現(xiàn)直的互聯(lián)通SN在以太的能使更備確性魯性可性，通過EE02絡(luò)證數(shù)包延遲、動丟，現(xiàn)同設(shè)產(chǎn)的據(jù)量統(tǒng)一載實自駕中各傳器據(jù)交。網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)配置數(shù)網(wǎng)的置要網(wǎng)停止行間對工業(yè)制應(yīng)來難實N通過EEE802.1cc引集中絡(luò)制（enrlzedeorkcniurai集用控（enaieduserconiguraio，）來現(xiàn)絡(luò)動配，在絡(luò)行靈地置新設(shè)和據(jù)安全：N利用EE802.1ci對輸入交換機的數(shù)據(jù)進行篩選和管控，對不符合規(guī)范的數(shù)據(jù)幀進行阻攔，能及時斷來侵據(jù)實時護絡(luò)安，能與他全議同用，一提網(wǎng)的全性。、車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革，域控制器架構(gòu)興起傳統(tǒng)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能實現(xiàn)的功能有限汽車智能化大勢所趨絡(luò)架構(gòu)升級已迫在睫近年隨信技的斷進和展智交車網(wǎng)動駕駛先技逐映人們簾汽中車電子統(tǒng)作越越要如在受注ＡＤＳ需要進大的據(jù)輸處AS統(tǒng)過種各安在車的感斷析內(nèi)駕駛汽車行時集據(jù)對進行而現(xiàn)的緊制避駕發(fā)生外離等情也夠?qū)崿F(xiàn)助適航和駛疲探等能這功對載數(shù)據(jù)輸質(zhì)有嚴的要在統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)內(nèi)U過內(nèi)網(wǎng)中網(wǎng)連來在同網(wǎng)傳數(shù)雖然有EU及網(wǎng)關(guān)部但功較一主作信息送數(shù)轉(zhuǎn)的道，未計適數(shù)處理結(jié)。圖20傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)紫金山實驗、傳統(tǒng)車網(wǎng)技有CNLFeRaST等N線要于汽的擎掛等統(tǒng)；LN于光車和等系leay要引擎制BS懸等而T車多體首選議。隨著車子發(fā)，些車網(wǎng)所在不容、寬、延和動等點漸顯。汽車智能化時代開啟，引入車載TSN已成剛需汽車著動駛方發(fā)展大精的感被融進統(tǒng)中產(chǎn)了新用景如S標和前路狀況及動的制進信息燈亮隨周環(huán)的化變以節(jié)能益的高時延、跨通和全的網(wǎng)需使傳車網(wǎng)絡(luò)構(gòu)難滿汽智能時的絡(luò)求主要現(xiàn)：數(shù)據(jù)傳輸量的急劇上升。隨著新興的車載需求不斷提升尤其是自動駕駛技術(shù)的不斷進步，車載數(shù)據(jù)傳輸量將會出指級據(jù)匯信估，輛動駛的車小產(chǎn)的據(jù)量望達B傳汽網(wǎng)絡(luò)架已難滿自駕駛代車數(shù)傳需求。時效性要求的提高以及時間同步需求的上升。自駕駛系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)由簡單的傳輸已經(jīng)升級成為需要實時高效的處理，這對車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提出了新的要求。除此之外，為保證數(shù)據(jù)處理的準確性，自動駕駛對于數(shù)據(jù)之間的間步有高求，統(tǒng)車絡(luò)法足此需。高度自動駕駛下的安全性保障。自動駕駛系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)堵塞、延遲等容忍度極低（一旦出現(xiàn)問題對于乘客說大概率是致命性后果），因此從安全性的角度出發(fā)，設(shè)置充足的冗余網(wǎng)絡(luò)也是汽車智能化時代中自動駕的必要。統(tǒng)載絡(luò)對延保，不備設(shè)冗的構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)安全保障。由于新代智能汽車與互聯(lián)網(wǎng)將會產(chǎn)生連接，因此必須考慮在網(wǎng)絡(luò)攻擊以及單點功能失效成的量載因?qū)ζ囻側(cè)?。圖21智能駕駛系統(tǒng)設(shè)的傳感器多且數(shù)據(jù)大emconucorEgineeing，我們認為TN會是述問題的最佳解決案智能駛域發(fā)不引領(lǐng)載絡(luò)斷生變，前整車廠設(shè)方通傾于將輛照同功劃分同域整域部分能近EU的能在控下來管，成DanAhiecur，如D車載樂車控、力傳等而N則是這種設(shè)計構(gòu)供有保，設(shè)其具高速P絡(luò)連、能動駛輔助動統(tǒng)信娛門戶簡的內(nèi)部束更的重。圖22車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)逐向域控制器轉(zhuǎn)型紫金山實驗、目前持TN的載已經(jīng)始步市例如arvel公所出的885050車以網(wǎng)換是款８端口高全車千以太交芯夠輸入的B進管和流博也出了B516x系列交芯，要目市場是人、人、機和L3級的駕駛。三、自動駕駛邁入三、自動駕駛邁入發(fā)展快車道，TSN需求有望大幅增長、智能汽車生態(tài)圈正在逐步構(gòu)建資本加大投入各類家速入場汽車新業(yè)態(tài)構(gòu)新型生態(tài)圈前車傳統(tǒng)機屬為導(dǎo)向軟定汽車的趨已本朗汽本身歷類于機“功機智機轉(zhuǎn)化過簡的通工逐向智能移設(shè)轉(zhuǎn)隨車智化術(shù)及能聯(lián)等術(shù)斷汽車場模斷吸引大資本布局新企不涌，傳車也續(xù)碼車智化加速L2自駕駛術(shù)量落并手布局L3L4更級的動動駛技業(yè)了前的術(shù)發(fā)201年過主場景的略合作搭技術(shù)量產(chǎn)平臺位體作略加速動駛術(shù)迭場景用地產(chǎn)融開始速智能汽車態(tài)逐完。圖23近年來智能網(wǎng)聯(lián)車的產(chǎn)業(yè)布局億歐智庫、自動駕駛軟硬件技逐成熟產(chǎn)品落進展提220年動駕軟術(shù)不實突例安汽于020年3月10日功發(fā)首個備產(chǎn)的L3自動駛術(shù)通堵動駛TP華在0月30日式發(fā)布全智汽解方案H201自動駛核硬技取得大破多企發(fā)布載、芯片硬產(chǎn)同個場自駕技取突Roob主車無配自駕品化速大的推進自駕汽的雜場技落。圖2422、021年自駕駛技術(shù)發(fā)展大事梳理億歐智庫、、政策扶持力度大，產(chǎn)業(yè)化有望加速我國自動駕駛相關(guān)策集出臺，從車、路云個層面給予大力支。國圍著5新建慧道、能網(wǎng)聯(lián)方持布，速推示區(qū)先區(qū)設(shè)，持力進CVX技路，多用場下與企業(yè)作方，全進車協(xié)與車智術(shù)，自駕商業(yè)進程速208工部發(fā)《聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)展動確了聯(lián)產(chǎn)的要位未將持加策的持后部委集臺支持政，車路個方均予大支。表：我國自動駕車路云相關(guān)政策日期政策名稱路端：20211《關(guān)于加快推進新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》20212《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》20217《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試與示范應(yīng)用管理規(guī)范（試行》202112《機動車登記規(guī)定（將智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試、示范應(yīng)用納入管理規(guī)范）云端：20213《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標準體系建設(shè)指南（智能交通相關(guān)》20217《5G應(yīng)用“揚帆”行動計劃（2021-03年》車端：20212《汽車駕駛自動化分級》20218《關(guān)于加強智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理的意見》億歐智、智慧公路市場已初規(guī)政策加持下行空間斷增長于國局路云同自駕路較有明確規(guī)，此國該已經(jīng)備定規(guī)模據(jù)億智以中國部數(shù)，215年國慧公市空間約為24億220年長到41億AR近15們?yōu)殡S技術(shù)進以政的持國關(guān)產(chǎn)業(yè)場望速大產(chǎn)業(yè)落有繼加。圖25中國智慧公路行市場規(guī)模（億元）7006005004003002001000

市場規(guī)模 yy20151050205 206 207 208 209 200億歐智庫、、L3車型逐步量產(chǎn)，TSN落地應(yīng)用或?qū)⒓铀倌壳袄ㄋ箒睐i等能整廠及BA傳汽制商布了3型產(chǎn)經(jīng)推了在售量車預(yù)未有更廠跟自駛水的高然網(wǎng)的確性延通議統(tǒng)以安全性方提更的求，大刺了TN需求。表：部分上市具備3級別自動駕駛的汽車品牌 車型特斯拉 Modl3MoelSModlX小鵬 7蔚來 ET5、ET7、奔馳 S級（海外版、E（海外版）奧迪 8（海外版）零跑 S01、-MRE寶馬 iNEXT大眾 ID.RMZZ(L4)各公司官網(wǎng)、無敵電動網(wǎng)、、我國車載TN市場空間CR預(yù)計高達.%根據(jù)歐據(jù)0222025我汽銷分到250233217305萬中2上動駛滲率有望分到250%3%37%203205年3自駕滲為1%%5%。圖26220225中國汽總銷量預(yù)測 圖27220225中國不自動駕駛等級汽車透率310300290

12%

L0 L1 L2 L3以及以上28010%27026025024023020

200 201 202E 203E 204E 205E

200 201 202E 203E 204E 205E億歐智庫、 億歐智庫、核心假設(shè)：考慮到車載以太網(wǎng)以及TN仍處于發(fā)展初期，因此我們假設(shè)20125年L2中N的滲透率為2%5%10%8%25?？紤]到L3自駕的A構(gòu)采更進控制構(gòu)及對SN所備的一絡(luò)據(jù)輸確定延遲以及網(wǎng)絡(luò)安全等功能具有更加迫切的需求，因此假設(shè)3及以上自動駕駛汽車中的TN滲透率分別為10%20%0%60%70。根據(jù)根研知前TN車值為10元來著TN應(yīng)圍擴規(guī)效有釋從而低成本但慮自駕技術(shù)進以人在駛中預(yù)逐減，們認為TN的車量將漸提升因設(shè)N車價量年約10。年份 汽車銷量 L2自動駕駛 年份 汽車銷量 L2自動駕駛 L2TSN滲透率 L3及以上自動L3及以上TSNTSN單車價值量市場空間預(yù)計（萬輛）滲透率駕駛滲透率滲透率（美元）（萬美元）2021262818%2.0%0.5%10%12012932022E275025%5.0%0.7%20283330%10%1%40%145139672024E291734%18%3%60%160369642025E300537%25%5%70%17567049億歐智、草根調(diào)研、測算四、車載TSN芯片研發(fā)周期較長，前已有產(chǎn)品問世 、Mrvel該產(chǎn)最運工溫上為15度擁有4定端4個設(shè)端口最高持兆太寸1m*2，主要用英達動駛艦egaus上。圖28arel88500的內(nèi)部框架圖佐思汽車研究、圖29英偉達旗艦自動駛平臺Pgss英