探索互联汽车之重新定义互联汽车中的高速数据

Ali Javed Harsh Patel

在汽车行业-以及驾驶体验方面，我们正处于一场巨大的变革之中。汽车的连接性能变得前所未有的重要。技术的进步正在使车辆上几乎每一方面都在发生变化一当物体距离过近时，传感器对我们发出提醒，可以实现自动制动来避免碰撞，甚至可以在转弯时使车大灯转动，同时，信息娱乐系统可以为驾驶者提供流媒体形式的新闻及其他广播内容，让乘客观看影片，而GPS则在交通中引导我们，使我们更迅速、更安全的抵达目的地。

互联车辆的数据需求-一条上升的轨迹

互联车辆的细分市场正在高速发展之中，半自动驾驶汽车及自动驾驶汽车的开发与原型制作工作都在以前所未有的速度不断的实现新的里程碑。据分析师预测，截至2020年，路上行驶的互联车辆数量将达到2一亿辆（来源：高德纳），而自动驾驶汽车的数量将达到1千万辆（来源：商业内幕情报）。截至2025年，预计市场将达到420亿美元的规模（来源：波士顿咨询公司），届时路上行驶的互联汽车和自动驾驶汽车数量将达到4.7亿辆以上（来源：高德纳）。

不仅互联汽车的数量持续保持增长，这些汽车生成、发送和接收数据的程度也在随之提高。随着自动驾驶汽车的普及，对数据密度和数据速度的需求也会相应攀升。据麦肯锡公司预测，通过一台互联车辆发送的数据量（以及与云端往来的数据量）约为每小时25GB的数据，并且，在车辆真正实现自动驾驶后，还将提升至每小时近500GB的数据。（来源：Statista/麦肯锡）

5G的当前状态与应用领域

无处不在的智能手机和平板电脑已经将4GLTE技术的能力与速度引入到了车辆当中。现在，在数不胜数的都市区域，一些主要的运营商都已开始启用第五代（5G）的无线网络。5G无线数据的到来具有巨大的潜力，通过实现更快的数据速率以及安全的车辆间（V2V）连接和车辆到基础设施（V2X）的连接，可以将智能驾驶与自主驾驶提升到更高的水平。（多个来源，含福布斯）在计划于几年间就实现广泛采用的过程中，为了能够充分挖掘出5G的潜力，市场将要求持续不断的开发功能强大的网络基础设施及车载处理技术，从而在超低延迟的带宽下确保可靠的信号速度。

随着数据量不断呈指数方式增长，汽车技术必须将速度、信号完整性与带宽提升到最高程度一与此同时还要在空间受约束的应用中降低能耗，并对热量进行管理。在几乎每一种汽车系统中，电子元件都已经成为了一个整体组成部分一从发动机控制和变速箱监控，一直到电动座椅和先进环境控制。之前简单的连接部分现已演变成了更加复杂的网络，使汽车中的近乎每个系统都需要带电工作。

高速数据的数据量等同于一条下一代的数据高速公路，在这条高速公路上，车辆中几乎每个部分生成的数据在各个系统之间流动，并且通过以太网流动到网关。高速互联汽车的移动性已经实现了一系列形形色色的功能，包括：

安全、信息娱乐系统与ADAS、车载通信、雷达、摄像头、传感器

自动化软件、诊断与维护

基于云的应用与推出车辆更新的机制

我们需要在互联车辆与自动驾驶汽车之间加以区分，这一点非常重要。尽管二者共享了一些相同的技术，但是互联车辆利用了物联网（IoT），通过云端将车辆连接到其他对象或者其他车辆上去，而自动驾驶车辆则使用数据来进行独立的决策。此外，由于在自动驾驶车辆方面已经开展了广泛的开发工作，对增强的连接的需求意味着还需要连接器在特定的车辆中，能够可靠的与每一台传感器往来收发高速、高带宽、高功率的信号。

如此一来，一级汽车制造商正在同时为两者寻求解决方案，要求供应商在短期内实现可以通过现有基础设施实施的解决方案，并且针对明日的需求来开发新的解决方案。具体地说，莫仕正在致力于实现在高速数据上的实力并加以扩充，满足那些寻求实现各种连接水平的汽车制造商的需求，包括V2V、V2X及全自动驾驶等等。

网络平台的准备度是互联汽车的关键所在

在毕马威最近开展的一项研究中，對自动驾驶准备度水平最高的国家进行了排名，其中美国位列第三，居于荷兰和新加坡之后一而在通过强大的行业合作伙伴实现的技术与创新方面，美国则在名单中排名第一。行业的领导者们已经携起手来，根据IEEE 802.3CH标准来开发和拓展高速车载以太网应用。数千兆位汽车以太网工作组（NGAUTO）已经成立，将定义2.5Gbps、5Gbps和10Gbps下的具体性能特点与操作。此外，IEEE也许可了802.3以太网工作组下的一个研究小组来研究10Gb/s以上速度的车载以太网。

莫仕开发出了多种数千兆位的技术，致力于在车辆中以及与云端保持迅捷而又安全的数据流动。对于我们获奖的10Gbps车载以太网络平台来说，下一步的发展可以实现一个完整的车辆生态系统，在软硬件以及互连布线系统之间可完成无缝的多分区集成，还可以灵活的整合起LIN、CAN、F1exRay、LVDS这类原有的车辆协议，以及其他一些原有协议一此外还具备所需的可扩展性，便于未来的升级。通过整合起出色的信号完整性、网络流量优先级划分、系统可扩展性与安全性之类的功能特点，莫仕的平台可以满足对更高的车载处理能力的要求，同时在自动驾驶车辆技术方面协助汽车厂商来重新定义当今以及未来可以实现些什么。

作为一项配套技术，莫仕的HSAutoGig高速以太网解决方案通过可靠的接口可以实现25Gbps+这种一流的数据速度，无缝的连接起智能传感器系统及以太网络平台。密封、非密封及直插式产品变型支持车辆将会遇到的任何环境。高速的HFM FAKRA Mini同轴电缆解决方案可达到20GHz的速度，为自动驾驶车辆及互联车辆技术提供支持。端对端的制造能力可通过极大的规模迅速带来新的设计。莫仕的高密度高带宽设计良好符合PCIe、USB、显示端口、MIPI、FPD链路及以太网之类的严格标准要求。

莫仕的其他高速车载解决方案包括符合USCAR-30要求的HSAutoLinkⅠ互连系统（2Gbps）、HSAutoLink Hybrid（非密封）及HSAutoLinkⅡ（密封）互连系统（13Gbps），这些系统的设计满足高级车载信息娱乐系统、车载通信及摄像头设备对带宽与日俱增的要求。全长的电缆屏蔽解决方案包含了多个键控选项，具有出色的信号性能与速度，同时降低了电磁干扰，使HSAutoLink成为点对点车载连接的理想选择。

汽车工程上广受认可的专家经验

对于汽车连接的持续发展来说，我们已经奠定了良好的基础。无论是在当今行驶在路上的互联车辆与半自动驾驶车辆当中，还是在很快将要成为道路上常见风景的自动驾驶车辆当中，对于实现消费者需要的无缝、互联、功能丰富多样的明日汽车来说，稳健的高速车载数据网络至关重要。

这类高速车载解决方案需要的是一定水平的专家经验与工程能力，这将超出许多其他应用的要求。设计上的许多复杂方面都来自于一种迫切的需求，那就是要在体积更小的连接器、线缆组件和模块中，实现更好的性能。对于车载的设计，以太网的发展已经加快了速度，这是一项久经考验的技术，具有充分的灵活性、可扩展性，专为高带宽而设计，但前提则是要有效的克服各种瓶颈。只有解决了电磁干扰（EMI）屏蔽、衰减、回波损耗、模式转换、串扰、阻抗以及会影响到信号传输的其他问题以后，可靠而又始终一致的来实现速度性能上的目标才会成为可能。

莫仕专门从事将日益提高的带宽封装到逐步紧密的空间当中。二十多年来，对于数据密集型的超级计算、超大规模和企业数据中心以及电信领域的高密度网络应用，公司一直是交换机、网关及其他高速高带宽解决方案与热管理策略上的先驱。从概念的形成到仿真与验证，我们顶尖的高速信号完整性测试实验室使莫仕能够设计出针对客户预期的环境而良好发挥功能的解决方案。通过对分立的组件和端对端的系统进行分析，我们可以就更好的解决方案、路由方式及布局提出建议，优化密度和气流，从而改善性能。高速生产测试和SI分析可对性能进行监控、缩短设计周期，并且加快上市。

作为行业的领导者，莫仕对各种严格的汽车行业标准有着深入的了解，并且在互连系统、传感器、数据网络和网关以及天线技术上拥有无与伦比的专家经验，在新兴起来的互联车辆与自动驾驶车辆行业促进汽车制造商加速走向成功。