Prefacio del autor

Hola, compañeros expertos en tecnología. Recientemente, nuestro proyecto de empresa tiene que ver con Ethernet para automoción, y al principio no tenía ni idea. Después de pasarme más de medio mes investigando materiales y equipos de prueba, por fin me he puesto manos a la obra. Pensando que Internet está lleno de talentos ocultos, debe de haber muchos expertos interesados en esta tecnología, así que escribo este post para compartir mi experiencia a la vez que busco la orientación de todos vosotros.

Esta es mi conclusión por adelantado: Automotive Ethernet es una tecnología realmente fantástica, pero tiene bastantes trampas. Si trabajas en electrónica del automóvil o te interesa la tecnología de los vehículos conectados, te recomiendo que leas este post con paciencia.

¿Por qué existe Automotive Ethernet?

Para entenderlo, tenemos que empezar por las redes de automoción tradicionales. Antes, los coches utilizaban principalmente CAN bus, LIN bus y tecnologías similares, que eran penosamente lentas:

• Bus CAN: Máximo 1Mbps, ni siquiera suficiente para una cámara de seguridad hoy en día.
• Bus LIN: Aún peor a 20kbps, básicamente sólo para controlar las funciones de subir/bajar ventanas.
• FlexRay: Aunque puede alcanzar los 10 Mbps, su precio es prohibitivo para la mayoría de los fabricantes.

Los coches modernos son cada vez más inteligentes, con varias cámaras, radares y sensores que generan un crecimiento explosivo de datos. Una sola cámara 1080p genera decenas de MB de datos por segundo, que los buses tradicionales simplemente no pueden manejar. Por no hablar de aplicaciones como la conducción autónoma, las pantallas 8K en los vehículos y las actualizaciones OTA.Así surgió Ethernet para automoción como solución: básicamente, llevar la tecnología de red a los vehículos, pero con modificaciones especializadas.

Análisis de la tecnología básica de Ethernet para automoción

Capa física Tecnología negra

El aspecto más impresionante de Ethernet para automoción es lograr 100 Mbps o incluso 1 Gbps utilizando sólo un par de hilos trenzados¡! Esto es posible gracias a la tecnología BroadR-Reach de Broadcom. Mientras que la Ethernet normal requiere 4 pares de cables, la Ethernet para automóviles solo necesita 1 par, lo que aporta varias ventajas:

• 30% reducción del peso del arnés (ahorro real de dinero para los fabricantes de automóviles)
• 80% reducción de costes (más ahorro de dinero real)
• Distancia de transmisión de hasta 15 metros (suficiente para cubrir todo el interior del vehículo)

Soporte de protocolos: Una red para todos

A diferencia del bus CAN, con su naturaleza especializada, Ethernet para automoción puede ejecutar simultáneamente varios protocolos:

• DoIP: Diagnóstico de vehículos, sustituye a las interfaces DAB tradicionales
• AVB: Transmisión de audio/vídeo con latencia y ancho de banda garantizados
• TCP/IP: Aplicaciones para vehículos conectados, integración perfecta en Internet
• ALGO/IP: Comunicación orientada al servicio, muy prometedora

Es como una autopista por la que puede circular cualquier tipo de vehículo, mucho más flexible que las carreteras específicas.

Intercambio de experiencias sobre productos reales

Hablando de teoría, permítanme compartir algunas experiencias prácticas. Hace poco probé varios productos de pasarela para automóviles, entre ellos el SV910 5G Portal del vehículo . Este es también el principal producto de nuestra empresa en la actualidad - puede buscar "SV910 automotive gateway" si está interesado:Características principales:

• 3 interfaces 1000/100BASE-T1 (interfaces Ethernet para automoción)
• 2 x interfaces tradicionales 1000/100BASE-TX
• Compatibilidad con 5G, WiFi 6, V2X y muchas otras funciones

Cuando lo recibí por primera vez, me pregunté por qué habían diseñado esta configuración híbrida. Después del uso real, me di cuenta de que estamos en un período de transición tecnológica en el que los vehículos tienen tanto nuevos dispositivos compatibles con Ethernet para automóviles como dispositivos CAN/Ethernet tradicionales. La configuración híbrida es realmente muy práctica.Hallazgos interesantes durante las pruebas:

1. La disipación del calor es crucial - Este dispositivo funciona en un rango de temperaturas de -35°C a +75°C. En verano, las temperaturas en los vehículos suelen superar los 60 °C, algo que los equipos de red normales no pueden soportar.

2. Diseño inteligente de la interfaz - Utiliza conectores de aviación M12, mucho más robustos que los RJ45 normales, con grado de protección IP40. En el entorno de vibraciones y altas temperaturas del vehículo, la estabilidad de la interfaz es realmente crítica.

3. Alta integración funcional - No es solo una pasarela, sino que también integra edge computing, comunicación 5G, posicionamiento GPS y otras funciones. Un dispositivo sustituye a varios, lo que resulta muy valioso en entornos de vehículos con limitaciones de espacio.

Análisis técnico en profundidad

Sincronización horaria: Crítica de la Crítica

Automotive Ethernet utiliza el estándar IEEE 802.1AS para la sincronización horaria con precisión de submicrosegundos. ¿Qué importancia tiene esto? Imagina un escenario de conducción autónoma: la cámara frontal detecta un obstáculo mientras el radar confirma la distancia. Si estos datos no están sincronizados en el tiempo, el sistema podría emitir juicios erróneos. A altas velocidades, incluso unos pocos microsegundos de error podrían ser fatales.

Puente de audio y vídeo AVB

La tecnología AVB resuelve un problema clave: cómo garantizar la transmisión de datos críticos durante la congestión de la red. Mediante el protocolo de reserva de flujos, reserva ancho de banda para datos importantes de audio y vídeo, garantizando la transmisión prioritaria incluso cuando la red está ocupada. Esto es crucial para las aplicaciones de automoción: no se puede permitir que la guía de voz de navegación se entrecorte debido a la congestión de la red.

Consumo y alimentación

Ethernet para automoción admite PoDL (alimentación a través de línea de datos) que permite suministrar energía a los dispositivos terminales a través de las líneas de datos. Este diseño es inteligente: transmite tanto datos como alimentación, al tiempo que reduce la complejidad del cableado.

Situación de la normalización y cadena industrial

Entre las normas actuales relacionadas con Ethernet para automoción figuran:

• IEEE 802.3bw: Estándar de capa física 100BASE-T1
• IEEE 802.3bp: Norma de capa física 1000BASE-T1
• IEEE 802.1AS: Norma de sincronización horaria
• IEEE 802.1Qav: Estándar AVB

En cuanto a la cadena industrial, Broadcom lidera la tecnología BroadR-Reach. A nivel nacional, fabricantes de comunicaciones como Huawei y ZTE también están moviendo ficha. Entre los fabricantes de automóviles, BMW, Mercedes-Benz y otros promueven activamente su adopción.

Tendencias de desarrollo y opiniones personales

Según varios informes de investigación, el mercado de Ethernet en automoción está creciendo rápidamente, y se espera que su penetración alcance los 80% en 2025. Creo que esta predicción es bastante fiable por varias razones:

1. La madurez tecnológica es suficiente - Tras años de desarrollo, la tecnología Ethernet de automoción está bastante madura, con productos que empiezan a fabricarse en serie.

2. Costes en rápido descenso - Con el aumento de la producción, los costes están bajando rápidamente a niveles aceptables para los fabricantes de automóviles.

3. Aumento de los escenarios de aplicación - Aplicaciones como la conducción autónoma, los vehículos conectados y las actualizaciones OTA tienen demandas de ancho de banda explosivas que los buses tradicionales simplemente no pueden satisfacer.

Sin embargo, también debo aportar algo de perspectiva: automotive Ethernet no sustituirá por completo a los autobuses tradicionales. El bus CAN sigue ofreciendo ventajas en cuanto a rendimiento y fiabilidad en tiempo real, especialmente en aplicaciones críticas para la seguridad, como el frenado y la dirección. Es probable que en el futuro coexistan varias redes, cada una con su función específica.

Intercambio de experiencias

Durante las pruebas me encontré con varios escollos que me gustaría compartir:

1. El entorno de ensayo debe simular las condiciones reales del vehículo - Los entornos de los vehículos son complejos, con fuertes interferencias electromagnéticas, altas temperaturas y vibraciones. Las pruebas de laboratorio no suelen revelar los problemas.

2. Las pruebas de compatibilidad son cruciales - Los dispositivos de distintos fabricantes pueden tener problemas de compatibilidad, especialmente con las implementaciones de protocolos propietarios.

3. La calidad del cable no puede verse comprometida - Automotive Ethernet tiene unos requisitos de calidad de cable muy exigentes. Los cables baratos pueden atenuar la señal y aumentar la tasa de errores.

Conclusión

Automotive Ethernet es una tecnología muy prometedora y de gran importancia para el desarrollo de la inteligencia en automoción. Como profesionales técnicos, necesitamos:

• Manténgase al día de los avances tecnológicos: Este campo cambia rápidamente con la aparición constante de nuevas normas y productos.
• Centrarse en las aplicaciones prácticas: No puede limitarse a la teoría; debe combinarse con escenarios de aplicación específicos.
• Atención al ecosistema industrial: Actuar en solitario no funcionará; requiere la colaboración de la cadena industrial

Por último, acojo con satisfacción el debate y el intercambio con todos los expertos, especialmente aquellos con experiencia en proyectos relevantes que puedan compartir ideas prácticas. Mi nivel es limitado, así que no dude en corregir cualquier error de este artículo.