汽車電子電氣架構(gòu)的演進正經(jīng)歷一場深刻的變革，“中央計算單元+區(qū)域控制器”的架構(gòu)模式已成為當(dāng)前主流車型平臺發(fā)展的明確方向。這種從傳統(tǒng)的“功能域”（Domain）架構(gòu)向“區(qū)域”（Zonal）架構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級，旨在實現(xiàn)更高的集成度、更靈活的部署以及更優(yōu)的成本控制，代表了智能汽車發(fā)展的前沿趨勢。

然而，任何重大的技術(shù)范式轉(zhuǎn)移都伴隨著挑戰(zhàn)。經(jīng)過近一兩年的工程實踐落地，行業(yè)逐漸發(fā)現(xiàn)，在享受新架構(gòu)優(yōu)勢的同時，也普遍面臨著一些亟待解決的共性問題，其中網(wǎng)絡(luò)延時增大和系統(tǒng)穩(wěn)定性不足尤為突出。

為什么新架構(gòu)下延時和穩(wěn)定性成為痛點？背后的原因是多方面的，但以下兩點較為明顯。

信號傳輸路徑的“長途跋涉”

這是導(dǎo)致延時增加的核心因素之一。在傳統(tǒng)的Domain架構(gòu)中，功能模塊相對集中，相關(guān)信號的輸入、處理和輸出往往在同一個域控制器內(nèi)或鄰近域之間完成，路徑相對直接。而切換到Zonal架構(gòu)后，物理布局按車輛區(qū)域劃分，功能邏輯卻可能跨越多個區(qū)域。一個簡單的信號（如某個開關(guān)輸入），可能需要先被所在區(qū)域的區(qū)域控制器采集，然后跨區(qū)域傳輸?shù)街醒胗嬎銌卧M行處理或決策，處理結(jié)果再可能傳回原區(qū)域或另一個區(qū)域的控制器執(zhí)行輸出。 這種“物理分散、邏輯集中”的特性，使得信號需要經(jīng)過更多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（控制器）和更長的物理鏈路進行“接力”，如果邊緣節(jié)點基于CANFD通信，端到端（End-to-End）通信鏈條需要CAN->Ethernet->Ethernet->CAN，傳輸路徑顯著拉長，再加上CAN-Ethernet的轉(zhuǎn)發(fā)/轉(zhuǎn)換處理，不可避免地引入了更高的通信延遲。復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟苍黾恿寺?lián)調(diào)的難度和不確定性。

通信范式轉(zhuǎn)變

這是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素之一。Zonal架構(gòu)通常伴隨著通信方式的升級，從傳統(tǒng)的基于信號（Signal-Oriented）的CAN/LIN總線，向基于服務(wù)（Service-Oriented）的以太網(wǎng)通信（如SOME/IP）演進。除了新的技術(shù)從引入到成熟需要時間沉淀之外，服務(wù)處理的過程以及從信號到服務(wù)（Signal to Service）轉(zhuǎn)換的過程中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較高或服務(wù)調(diào)用頻繁時，算力開銷會顯著增加，可能導(dǎo)致控制器處理能力飽和，進而引發(fā)消息處理延遲、丟包，甚至系統(tǒng)級的不穩(wěn)定現(xiàn)象（如響應(yīng)遲緩、功能偶發(fā)失效等）。

為解決該問題，行業(yè)內(nèi)采取了多種做法，例如優(yōu)化功能分配策略、提升中間件效率、利用通信硬件模塊加速數(shù)據(jù)傳輸，以及優(yōu)化通信協(xié)議。

除了以上方式，行業(yè)內(nèi)也有OEM將CANFD換為車載10Mbps以太網(wǎng)來盡量減少這樣的問題發(fā)生。基于10BASE-T1S的邊緣節(jié)點與車內(nèi)的主干網(wǎng)100BASE-T1/1000BASE-T1節(jié)點基于2層交換機進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，降低端到端的整體延時，不需要由中間節(jié)點進行signal to service的轉(zhuǎn)換，降低算力消耗并減少不穩(wěn)定性。

10BASE-T1S具備以下特點：

• 基于一對雙絞線傳輸，半雙工方式
• 總線型拓?fù)?，無交換機
• 以太網(wǎng)協(xié)議族，上層協(xié)議統(tǒng)一
• 可使用物理層沖突避免機制PLCA（Physical Layer Collision Avoidance）提高系統(tǒng)確定性、可靠性及帶寬利用率
• 可使用OA 3-PIN PMD收發(fā)器，進一步降低使用成本、降低PCB面積

隨著“中央+區(qū)域”架構(gòu)的演進，10BASE-T1S憑借其獨特優(yōu)勢，將成為驅(qū)動下一代汽車電子電氣（E/E）架構(gòu)“神經(jīng)系統(tǒng)”進化的關(guān)鍵技術(shù)。作為車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的探索者，經(jīng)緯恒潤已攜手多家OEM廠商，深入開展了10BASE-T1S協(xié)議的研究與應(yīng)用實踐。我們構(gòu)建了一套涵蓋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、DEMO系統(tǒng)開發(fā)、測試及驗證等環(huán)節(jié)的完整10BASE-T1S系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計與驗證方法論，并依托豐富的實踐經(jīng)驗，致力于為客戶提供從設(shè)計到驗證的全鏈路解決方案。