Préface de l'auteur

Bonjour, chers experts en technologie ! Récemment, notre projet d'entreprise a porté sur l'Ethernet automobile, et j'étais complètement désemparé au départ. Après avoir passé plus d'un demi-mois à rechercher des matériaux et à tester des équipements, j'ai fini par comprendre les ficelles du métier. En pensant qu'Internet est plein de talents cachés, il doit y avoir beaucoup d'experts intéressés par cette technologie, alors j'écris ce billet pour partager mon expérience tout en cherchant des conseils auprès de vous tous.

Voici d'emblée ma conclusion : L'Ethernet automobile est une technologie vraiment géniale, mais elle comporte un certain nombre d'écueils. Si vous travaillez dans l'électronique automobile ou si vous vous intéressez à la technologie des véhicules connectés, je vous recommande de lire patiemment ce billet.

Pourquoi l'Ethernet automobile existe-t-il ?

Pour comprendre cela, il faut commencer par les réseaux automobiles traditionnels. Auparavant, les voitures utilisaient principalement le bus CAN, le bus LIN et d'autres technologies similaires, qui étaient terriblement lentes :

• Bus CAN: Maximum 1Mbps, même pas assez pour une caméra de recul de nos jours.
• Bus LIN: Encore pire à 20kbps, essentiellement pour contrôler les fonctions de montée/descente des fenêtres.
• FlexRay: Bien que capable de 10 Mbps, son coût est prohibitif pour la plupart des fabricants.

Les voitures modernes deviennent de plus en plus intelligentes, avec des caméras, des radars et des capteurs qui génèrent une croissance explosive des données. Une simple caméra 1080p génère des dizaines de Mo de données par seconde, ce que les bus traditionnels ne peuvent tout simplement pas gérer. Sans parler des applications telles que la conduite autonome, les écrans 8K dans les véhicules et les mises à jour OTA.C'est ainsi que l'Ethernet automobile est apparu comme une solution - essentiellement en introduisant la technologie de réseau dans les véhicules, mais avec des modifications spécifiques.

Analyse des technologies de base de l'Ethernet automobile

Technologie de la couche physique noire

L'aspect le plus impressionnant de l'Ethernet automobile est la possibilité d'atteindre 100 Mbps, voire 1Gbps, en utilisant uniquement des câbles d'alimentation. une paire de fils torsadés! Cela est possible grâce à la technologie BroadR-Reach de Broadcom. Alors que l'Ethernet classique nécessite 4 paires de fils, l'Ethernet automobile n'en nécessite qu'une, ce qui présente plusieurs avantages :

• 30% réduction du poids du harnais (économies réelles pour les constructeurs automobiles)
• 80% réduction des coûts (plus d'économies réelles)
• Distance de transmission jusqu'à 15 mètres (suffisamment pour couvrir tout l'intérieur du véhicule)

Prise en charge du protocole : Un réseau pour tous

Contrairement au bus CAN, qui est spécialisé, l'Ethernet automobile peut exécuter simultanément plusieurs protocoles :

• DoIP: Diagnostic des véhicules, en remplacement des interfaces OBD traditionnelles
• AVB: Transmission audio/vidéo avec garantie de latence et de largeur de bande
• TCP/IP: Applications pour véhicules connectés, intégration transparente de l'internet
• SOME/IP: Communication orientée services, très prometteuse

Il s'agit d'une sorte d'autoroute où tout type de véhicule peut circuler, ce qui est beaucoup plus souple que les routes réservées.

Partage de l'expérience d'un produit réel

En parlant de théorie, permettez-moi de vous faire part d'une expérience pratique. J'ai récemment testé plusieurs passerelles automobiles, dont la passerelle SV910 5G Passerelle pour les véhicules . Il s'agit également du principal produit de notre société à l'heure actuelle - vous pouvez effectuer une recherche sur "SV910 automotive gateway" si vous êtes intéressé :Caractéristiques principales :

• 3 interfaces 1000/100BASE-T1 (il s'agit d'interfaces Ethernet automobiles)
• 2 x interfaces traditionnelles 1000/100BASE-TX
• Prise en charge de la 5G, du WiFi 6, du V2X et de nombreuses autres fonctions

Lorsque je l'ai reçu, je me suis demandé pourquoi ils avaient conçu cette configuration hybride. Après utilisation, je me suis rendu compte que nous sommes dans une période de transition technologique où les véhicules sont équipés à la fois de nouveaux dispositifs prenant en charge l'Ethernet automobile et de dispositifs CAN/Ethernet traditionnels. La configuration hybride est en effet très pratique.Des résultats intéressants ont été obtenus lors des essais :

1. La dissipation de la chaleur est cruciale - Cet appareil fonctionne dans une plage de température allant de -35°C à +75°C. Les températures estivales dans les véhicules dépassent souvent 60°C, ce que les équipements de réseau ordinaires ne peuvent tout simplement pas supporter.

2. Conception réfléchie de l'interface - Utilise des connecteurs d'aviation M12, beaucoup plus robustes que les connecteurs RJ45 ordinaires, avec un indice de protection IP40. Dans l'environnement vibratoire et thermique du véhicule, la stabilité de l'interface est vraiment essentielle.

3. Intégration fonctionnelle élevée - Il ne s'agit pas seulement d'une passerelle, mais elle intègre également l'informatique de pointe, la communication 5G, le positionnement GPS et d'autres fonctions. Un seul appareil en remplace plusieurs, ce qui est précieux pour les environnements de véhicules à espace limité.

Analyse technique approfondie

Synchronisation du temps : La critique de la critique

L'Ethernet automobile utilise la norme IEEE 802.1AS pour la synchronisation du temps avec une précision inférieure à la microseconde. Quelle est l'importance de cette précision ? Imaginez un scénario de conduite autonome : la caméra avant détecte un obstacle tandis que le radar confirme la distance. Si ces données ne sont pas synchronisées dans le temps, le système risque d'émettre des jugements erronés. À grande vitesse, une erreur de quelques microsecondes peut être fatale.

AVB Pontage audio/vidéo

La technologie AVB résout un problème majeur : comment assurer la transmission des données critiques en cas d'encombrement du réseau. Grâce au protocole de réservation de flux, elle réserve la bande passante aux données audio/vidéo importantes, garantissant une transmission prioritaire même lorsque le réseau est occupé. C'est un point crucial pour les applications automobiles : il ne faut pas que le guidage vocal de la navigation soit perturbé par l'encombrement du réseau.

Consommation électrique et alimentation

L'Ethernet automobile prend en charge PoDL (Power over Data Line) qui permet d'alimenter les appareils terminaux par l'intermédiaire des lignes de données. Cette conception est astucieuse - elle transmet à la fois les données et l'alimentation tout en réduisant la complexité du câblage.

État de la normalisation et chaîne industrielle

Les normes actuelles relatives à l'Ethernet automobile sont les suivantes

• IEEE 802.3bw: Norme de couche physique 100BASE-T1
• IEEE 802.3bp: Norme de couche physique 1000BASE-T1
• IEEE 802.1AS: Norme de synchronisation du temps
• IEEE 802.1Qav: Norme AVB

En ce qui concerne la chaîne industrielle, Broadcom est à la pointe de la technologie, en fournissant la technologie BroadR-Reach. Au niveau national, des fabricants de systèmes de communication tels que Huawei et ZTE sont également à l'œuvre. Parmi les constructeurs automobiles, BMW, Mercedes-Benz et d'autres encouragent activement l'adoption de cette technologie.

Tendances de développement et points de vue personnels

Selon divers rapports de recherche, le marché de l'Ethernet automobile connaît une croissance rapide, avec des taux de pénétration qui devraient atteindre 80% d'ici à 2025. Je pense que cette prédiction est assez fiable pour plusieurs raisons :

1. La maturité technologique est suffisante - Après des années de développement, la technologie Ethernet pour l'automobile a atteint un certain degré de maturité et les produits entrent dans la phase de production de masse.

2. Diminution rapide des coûts - Avec la production à grande échelle, les coûts baissent rapidement pour atteindre des niveaux acceptables pour les constructeurs automobiles.

3. Multiplication des scénarios d'application - Les applications telles que la conduite autonome, les véhicules connectés et les mises à jour OTA ont des besoins en bande passante qui explosent et que les bus traditionnels ne peuvent tout simplement pas satisfaire.

Toutefois, je me dois de mettre les choses en perspective : L'Ethernet automobile ne remplacera pas complètement les bus traditionnels. Le bus CAN présente encore des avantages en termes de performance et de fiabilité en temps réel, en particulier pour les applications critiques en matière de sécurité, comme le freinage et la direction. À l'avenir, plusieurs réseaux coexisteront probablement, chacun jouant un rôle spécifique.

Piège Partage d'expérience

J'ai rencontré plusieurs écueils au cours des tests et j'aimerais les partager avec vous :

1. L'environnement d'essai doit simuler les conditions réelles du véhicule - L'environnement des véhicules est complexe, avec de fortes interférences électromagnétiques, des températures élevées et des vibrations. Les essais en laboratoire ne révèlent souvent pas les problèmes.

2. Les tests de compatibilité sont essentiels - Les appareils des différents fabricants peuvent présenter des problèmes de compatibilité, notamment en ce qui concerne les implémentations de protocoles propriétaires.

3. La qualité du câble ne peut être compromise - L'Ethernet automobile a des exigences élevées en matière de qualité des câbles. Les câbles bon marché peuvent entraîner une atténuation du signal et une augmentation des taux d'erreur.

Conclusion

L'Ethernet automobile est en effet une technologie très prometteuse qui revêt une grande importance pour le développement de l'intelligence automobile. En tant que professionnels techniques, nous devons :

• Se tenir au courant des développements technologiques: Ce domaine évolue rapidement avec l'apparition constante de nouvelles normes et de nouveaux produits
• L'accent est mis sur les applications pratiques: On ne peut pas se contenter d'étudier la théorie ; il faut la combiner avec des scénarios d'application spécifiques.
• Attention à l'écosystème industriel: Faire cavalier seul ne fonctionnera pas ; il faut une collaboration au sein de la chaîne industrielle

Enfin, je me réjouis des discussions et des échanges avec tous les experts, en particulier ceux qui ont une expérience de projet pertinente et qui peuvent partager des points de vue pratiques. Mon niveau étant limité, n'hésitez pas à corriger toute erreur dans cet article !