車載以太網(wǎng)成為面向未來應用的新型車內(nèi)網(wǎng)絡

車載以太網(wǎng)，簡而言之，即將熟悉的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡中的以太網(wǎng)技術經(jīng)過修改和優(yōu)化，以應用在汽車上，使其能滿足未來車內(nèi)高速通信的需求

車載以太網(wǎng)的歷史并沒有那么久遠。雖然很多年前就已經(jīng)開始了這項技術的研究，但是IEEE是在2015-2016年才形成了IEEE802.3bw以及802.3bp標準，分別對車載以太網(wǎng)100M速率（簡稱100base-T1）以及1000M速率（簡稱1000base-T1）的通信標準做出了明確的規(guī)定。近兩年又推出了IEEE802.3cg以及IEEE 802.3ch，分別制定了車載10M速率（10base-T1S）以及車載2.5G/5G/10G速率（MultiGbase-T1）標準。與此同時，OPEN ALLIANCE聯(lián)盟也對ECU級的測試項目和評估標準做出了規(guī)定，目前TC8主要針對100/1000base-T1的ECU測試，而MultiGbase-T1會在TC15中完成。

車載以太網(wǎng)發(fā)展迅速，越來越受到汽車產(chǎn)業(yè)界的重視。尤其在隨著5G、車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛等應用的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的低速總線技術無法滿足多傳感器、攝像頭數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)量的傳輸要求。同時，V2X也對通信低延遲和實時性提出了嚴苛需求。因此，廠商紛紛借助車載以太網(wǎng)來構建新型車內(nèi)網(wǎng)絡。

總線速率的提升為工程師測試帶來挑戰(zhàn)

在以CAN/FlexRay等為代表的低速總線中，由于數(shù)據(jù)傳輸速率較低（例如普遍使用的CAN總線速率最高為1Mbps，而常用的為500Kbps），工程師在調(diào)測時，往往更多側重于模塊功能化調(diào)試。示波器作為常用工具，在調(diào)測時比較容易，且示波器具備的協(xié)議觸發(fā)和解碼功能可以幫助工程師捕獲特定 CAN信號幀并解碼查看，定位故障。如圖1所示。

圖1 CAN總線解碼功能示意圖

然而，在對更高速的車載以太網(wǎng)接口做驗證時，情況會復雜很多，需要進行物理層一致性測試。

首先，隨著被測信號速率的提升，為了保證信號完整性需要使用更大帶寬的示波器。選擇示波器的帶寬時，可參考表1。

表1 車載以太網(wǎng)速率測試所需示波器帶寬

IEEE 802.3協(xié)議和OPEN ALLIANCE針對各個不同的速率也明確規(guī)定了不同的測試項目及評估標準。以最新發(fā)布的10G速率的IEEE802.3ch為例，發(fā)射端物理層的測試內(nèi)容包括最大輸出壓降，發(fā)射端線性度，抖動（確定性抖動/隨機抖動），功率譜密度，差分電壓峰值，時鐘頻率，回波損耗等測試項目，其中回波損耗需要使用矢量網(wǎng)絡分析儀來測試。

工程師憑借調(diào)試低速總線的經(jīng)驗，通過手動測試可能無法有效完成這些測試任務。例如：在低速總線測試時，比較少關注抖動細節(jié)，更沒有討論確定性抖動或隨機抖動的必要。功率譜密度，回波損耗這些指標也很少涉及；最大輸出壓降的測試原理比較簡單，但是測試過程繁瑣，要求能夠準確測試信號波形中距離第一個過零點4ns位置和16ns位置的電壓差。如果手動測試，不僅效率低，而且會由于人為設置測量而造成誤差；高速信號的測試對連接夾具也提出了高要求，不合格的夾具可能導致過大的衰減，導致測試結果失敗。

一致性測試方案讓自動測試成為可能

羅德與施瓦茨（以下簡稱"R&S公司"）的示波器可以提供K24（100base-T1）, K87（1000base-T1）, K88（MultiGbase-T1）, K89（10base-T1）車載以太網(wǎng)一致性測試軟件。如圖2是RTP系列示波器的10Gbase-T1的軟件界面，支持的測試項目與IEEE 802.3ch發(fā)射端的定義保持一致。

圖2 RTP-K88 10Gbase-T1測試軟件界面

以10G速率車載以太網(wǎng)為例，從以下幾個方面來了解測試時的注意事項，以及一致性軟件是如何簡化測試過程。

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