自動(dòng)駕駛車為何會(huì)需要更高階的車內(nèi)連接接口？

一個(gè)正在推動(dòng)名為HDBaseT之連接接口標(biāo)準(zhǔn)的跨產(chǎn)業(yè)組織日前宣布，日本Tier One汽車零組件供貨商Denso以「貢獻(xiàn)成員」(contributor member)的身份加盟該組織；HDBaseT原本是為消費(fèi)性電子裝置應(yīng)用所開(kāi)發(fā)，用以透過(guò)CAT 5纜線傳輸未壓縮HD音/視訊、電源、以太網(wǎng)絡(luò)、USB以及一些控制訊號(hào)，而現(xiàn)在HDBaseT有最新的車用版本HDBaseT Automotive。

該車用連接接口標(biāo)準(zhǔn)號(hào)稱可支持先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)所需的零延遲高吞吐量傳輸，HDBaseT標(biāo)準(zhǔn)組織表示，新標(biāo)準(zhǔn)能實(shí)現(xiàn)「最高每秒6Gb速率的視訊與數(shù)據(jù)傳輸，具備超過(guò)15公尺(m)/50英呎(ft)以上單條無(wú)屏蔽雙絞線原生連網(wǎng)功能?！?/p>

而因?yàn)镠DBaseT Automotive仍在初期發(fā)展階段，Denso的加盟特別引人矚目。目前該鎖定先進(jìn)車用資通訊娛樂(lè)系統(tǒng)、ADAS的車內(nèi)連接接口標(biāo)準(zhǔn)，只有Daimler一家車廠公開(kāi)表態(tài)支持，還有一家來(lái)自以色列的無(wú)晶圓廠IC設(shè)計(jì)業(yè)者則是迄今唯一承諾將供應(yīng)符合HDBaseT Automotive規(guī)格芯片的半導(dǎo)體廠商。

HDBaseT的支持者相信，新的車用HDBaseT規(guī)格會(huì)是未來(lái)連網(wǎng)/自動(dòng)駕駛車輛不可或缺的元素；有鑒于在汽車內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來(lái)越大，這似乎很合理…但問(wèn)題來(lái)了：所以這是在說(shuō)，當(dāng)紅的車用以太網(wǎng)絡(luò)(Automotive Ethernet)無(wú)法以最低延遲支持?jǐn)?shù)Gb帶寬？

車廠的連接接口選擇困難癥…

現(xiàn)在市面上有眾多車內(nèi)連接接口技術(shù)可供各家車廠選擇，例如以太網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)已經(jīng)被認(rèn)為可取代舊有車用總線如多媒體接口MOST、支持安全關(guān)鍵功能之通用高速傳輸接口FlexRay等的潛力技術(shù)；藍(lán)牙低功耗(Bluetooth Low Energy)以及高速802.11ac Wi-Fi，可用以連結(jié)車輛與智能型手機(jī)/可穿戴裝置。

此外，有線寬帶MHL被應(yīng)用于后座信息娛樂(lè)系統(tǒng)；同時(shí)舊有車用總線標(biāo)準(zhǔn)如CAN與LIN仍在扮演車輛控制網(wǎng)絡(luò)接口的角色。還有一些原本不是為車用開(kāi)發(fā)的連結(jié)技術(shù)也搶著上車，如可利用廉價(jià)雙絞銅線支持低電壓、高速傳輸?shù)牡碗妷翰顒?dòng)訊號(hào)傳輸(LVDS)，以及也在高速傳輸應(yīng)用中常見(jiàn)的串行/解串器(SerDes)接口。

各種車內(nèi)傳輸接口解決方案（來(lái)源：Renesas）

既然已經(jīng)有這么多技術(shù)選項(xiàng)，車廠們對(duì)HDBaseT Automotive會(huì)有興趣嗎？對(duì)此市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Strategy Analytics車用電子市場(chǎng)研究總監(jiān)Ian Riches表示，他有感覺(jué)到汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)是一種「怎么又來(lái)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)」的神經(jīng)質(zhì)與排斥心態(tài)，「很多車廠才剛剛開(kāi)始關(guān)注車用以太網(wǎng)絡(luò)。」

不過(guò)HDBaseT還是有其獨(dú)特之處。自動(dòng)駕駛技術(shù)顧問(wèn)機(jī)構(gòu)VSI Labs合伙人繼顧問(wèn)服務(wù)總監(jiān)Danny Kim指出，該標(biāo)準(zhǔn)能同時(shí)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(p2p)與菊鏈(daisy-chain)連結(jié)，后者能「實(shí)現(xiàn)較低數(shù)量的總連結(jié)(以達(dá)到低成本與更佳使用者體驗(yàn))，」此外「它是雙向的，因此一旦有某個(gè)連結(jié)或纜線故障，所有與纜線連結(jié)的設(shè)備仍能維持運(yùn)作與聯(lián)機(jī)(備援功能)?！?/p>

HDBaseT Automotive可取代各種車內(nèi)傳輸接口？（來(lái)源：Valens Semiconductor）

因?yàn)樽詣?dòng)駕駛車輛有大量的傳感器會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，當(dāng)然會(huì)需要更大帶寬的傳輸接口；HDBaseT Automotive在這方面與車用以太網(wǎng)絡(luò)相比能寬多少？還有，為何新標(biāo)準(zhǔn)要支持長(zhǎng)達(dá)15公尺/50英呎的傳輸距離？

針對(duì)以上問(wèn)題，Valens Semiconductor副總裁暨車用業(yè)務(wù)部門(mén)主管Micha Risling表示，有三件事很重要：

1. 隨著越來(lái)越多電子裝置進(jìn)駐車輛(各種攝影機(jī)、雷達(dá)、光達(dá)、智能天線…)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也越來(lái)越多，更重要的是這些數(shù)據(jù)必須在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行傳輸與處理，因?yàn)锳DAS資料的延遲可能攸關(guān)人命。

2. 自動(dòng)駕駛車輛的視訊性能非常重要，包括影像分辨率以及延遲性，因?yàn)橛跋駛鬏斎舭l(fā)生問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生致命結(jié)果；更高的視訊分辨率與接近零延遲，都需要更高帶寬。

3. 雖然在車內(nèi)15公尺的傳輸距離感覺(jué)很長(zhǎng)，但纜線并不一定是直直地從A點(diǎn)到B點(diǎn)，還會(huì)繞過(guò)座椅、車門(mén)甚至車輪，更別說(shuō)車子的引擎以及各種零組件。

HDBaseT vs.車用以太網(wǎng)絡(luò)

所以這代表HDBaseT的性能會(huì)超越車用以太網(wǎng)絡(luò)？或者說(shuō)取代所有的車內(nèi)連接接口？Risling的回答是，前者聚焦于多Gb的不同類型數(shù)據(jù)傳輸，車用以太網(wǎng)絡(luò)如BroadR-Reach技術(shù)，對(duì)稱傳輸速率則為100Mbps；「HDBaseT現(xiàn)在可以達(dá)到以無(wú)屏蔽雙絞線──更廉價(jià)、更柔軟而且容易安裝的一種纜線──達(dá)到2Gbps的帶寬(未來(lái)將有4/8/12/16Gbps等版本)?！?/p>

他補(bǔ)充指出，HDBaseT勝過(guò)車用以太網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是同時(shí)支持對(duì)稱與非對(duì)稱鏈路，能針對(duì)攝影機(jī)/傳感器連結(jié)優(yōu)化(對(duì)稱鏈路并非針對(duì)視訊傳輸優(yōu)化，因?yàn)橐曈崅鬏斖ǔＶ挥袉蜗蛐枰咚俣?；換句話說(shuō)，「HDBaseT會(huì)被導(dǎo)入需要更高速度與更多數(shù)據(jù)聚合的應(yīng)用?！?/p>

Risling解釋，有一些現(xiàn)在采用CAN或MOST技術(shù)的基本控制功能，因?yàn)椴恍枰咚賯鬏敚灰欢ㄒ狧DBaseT來(lái)取代，但是能全部匯整以HDBaseT傳輸至電子控制單元(ECU)，以減少纜線數(shù)量與長(zhǎng)度；當(dāng)汽車內(nèi)的連接裝置更多，就會(huì)需要像是HDBaseT這樣的技術(shù)來(lái)支持裝置之間、以及裝置與車用計(jì)算機(jī)、或是運(yùn)算單元本身之間的連接。

哪些車內(nèi)連結(jié)會(huì)率先采用HDBaseT？

Risling透露，Valens已經(jīng)與車廠還有Tier One供貨商合作開(kāi)發(fā)采用HDBaseT Automotive接口的特定應(yīng)用；但合作對(duì)象不能公開(kāi)。他指出，最先采用該技術(shù)的會(huì)是車用資通訊娛樂(lè)系統(tǒng)的USB連接，還有車門(mén)應(yīng)用的連結(jié)，「HDBaseT能為車門(mén)減少20條以上的纜線，來(lái)自后照鏡、傳感器與音頻系統(tǒng)等，只要一條線就能搞定?！?/p>

HDBaseT能聚合視訊與其他數(shù)據(jù)，利用菊鏈與多串流提供最大的彈性（來(lái)源：Valens Semiconductor）

另一個(gè)是智能天線的應(yīng)用。Risling表示因?yàn)镠DBaseT能將PCIe連結(jié)延展到15公尺，可實(shí)現(xiàn)分離的車用資通訊控制單元(TCU)，也就是說(shuō)調(diào)制解調(diào)器能留在車頂，而網(wǎng)關(guān)則能放在車內(nèi)靠近資通訊娛樂(lè)系統(tǒng)與ADAS ECU的地方，如此就不必處理車頂會(huì)有的高溫與空間狹小問(wèn)題；這可減少必要的零組件、纜線與連接器數(shù)量。

HDBaseT能讓ADAS網(wǎng)絡(luò)以零延遲實(shí)時(shí)傳輸來(lái)自各個(gè)攝影機(jī)的信息，以支持更高安全性與更好的駕駛體驗(yàn)（來(lái)源：Valens Semiconductor）

VSI Labs的Kim總結(jié)HDBaseT的眾多優(yōu)點(diǎn)，包括不需要緊密的接地(close grounding)、高速且具未來(lái)性的物理層(PHY)、芯片組世代之間的互操作性、支持各種「快」(上網(wǎng)快、更新車用軟件快、與USB及智能型手機(jī)的連結(jié)也快)，可實(shí)現(xiàn)更佳ADAS性能(高精確度、集中化的視訊分析)、更低的纜線數(shù)量重量、可實(shí)現(xiàn)更低油耗…等等。

他指出：「因?yàn)閷?duì)原生以太網(wǎng)絡(luò)的支持，HDBaseT網(wǎng)絡(luò)也能實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)絡(luò)交換；」此外還有(透過(guò)USB或1GbE)實(shí)現(xiàn)高速韌體更新。至于成本，Valens堅(jiān)稱HDBaseT能帶來(lái)一系列成本優(yōu)勢(shì)，但是Strategy Analytics的Riches對(duì)此抱持不確定態(tài)度。

HDBaseT能省多少成本？

Valens的Risling指出，首先無(wú)屏蔽雙絞線比屏蔽式纜線或同軸電纜便宜，但車用以太網(wǎng)絡(luò)或Serdes等同樣支持高帶寬傳輸?shù)慕涌趧t無(wú)法使用無(wú)屏蔽纜線。其次，支持菊鏈連結(jié)使得HDBaseT可減少車內(nèi)纜線所需數(shù)量與長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)較低的整車重量并因此能降低油耗；菊鏈連接也能簡(jiǎn)化連接架構(gòu)，減少系統(tǒng)需要的芯片組。

此外他指出，HDBaseT能用相同電纜與連接器扮演不同原生接口的傳輸信道，包括音/視訊、以太網(wǎng)絡(luò)、控制接口、數(shù)據(jù)接口(如USB與PCIe)還有電源，因此免除每一種接口對(duì)不同電纜與連接器的需求；其他替代技術(shù)如果要成為匯整其他不同接口的傳輸信道，通常會(huì)需要額外的芯片組。

但Strategy Analytics的Riches認(rèn)為，單價(jià)仍會(huì)是HDBaseT的一大障礙，「整體系統(tǒng)布署成本很重要，芯片成本也一樣；」他認(rèn)為，想要用「芯片雖然貴很多，但用長(zhǎng)期眼光看來(lái)可以節(jié)省成本」這種說(shuō)法來(lái)說(shuō)服客戶不容易。

VSI Labs的Kim也同意以上說(shuō)法，因?yàn)镠DBaseT交換器本身就可能很貴，而各種裝置節(jié)點(diǎn)(如傳感器、車用顯示器…)會(huì)需要支持HDBaseT規(guī)格的零組件(如以太網(wǎng)絡(luò)物理層)，這都會(huì)為車廠帶來(lái)額外成本。

Valens的Risling也無(wú)法以實(shí)際數(shù)字舉例HDBaseT組件價(jià)格，「每一種應(yīng)用案例都不一樣，而且取決于各種因素，例如需要支持的接口與帶寬，還有數(shù)量等等?！?/p>

HDBaseT面臨的其他市場(chǎng)挑戰(zhàn)

除了成本以及汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)太多標(biāo)準(zhǔn)的疲乏等問(wèn)題，HDBaseT還面臨其他挑戰(zhàn)，例如技術(shù)成熟性與技術(shù)壽命。Strategy Analytics的Riches指出，HDBaseT是一開(kāi)始鎖定消費(fèi)性電子產(chǎn)業(yè)的、相對(duì)較新的技術(shù)，消費(fèi)性標(biāo)準(zhǔn)可能生命周期很短，但汽車需要壽命更長(zhǎng)的技術(shù)。

他舉例指出，IEEE 1394 Firewire被越來(lái)越多消費(fèi)性電子產(chǎn)品使用時(shí)，也曾想進(jìn)軍汽車市場(chǎng)，而「我猜汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在很慶幸他們沒(méi)走那條路?！勾送猬F(xiàn)在要以高帶寬連結(jié)應(yīng)用情境來(lái)說(shuō)服車廠不容易，「未來(lái)高速自動(dòng)化駕駛的場(chǎng)景可以預(yù)見(jiàn)，但在未來(lái)五年不可能大量涌現(xiàn)?！?/p>

Riches表示，很多車廠在實(shí)際設(shè)計(jì)上仍會(huì)考慮到對(duì)高速鏈路的需求，好讓各個(gè)傳感器能處理更多數(shù)據(jù)，不過(guò)HDBaseT若要取得動(dòng)力還需要增加芯片供應(yīng)來(lái)源，「車廠不喜歡只有單一供貨商；」而現(xiàn)在除了Valens，并沒(méi)有其他廠商確定會(huì)開(kāi)發(fā)車用HDBaseT芯片。但他也指出，恩智浦半導(dǎo)體(NXP)與意法半導(dǎo)體(ST)，都是HDBaseT聯(lián)盟的成員。

Valens的Risling則指出，車廠中開(kāi)發(fā)不同車用裝置的各部門(mén)之間壁壘分明，是他們?cè)谕茝VHDBaseT技術(shù)時(shí)遇到的一大挑戰(zhàn)，因?yàn)樵摷夹g(shù)不只是能針對(duì)不同連結(jié)進(jìn)行優(yōu)化，更重要的是那些車內(nèi)連結(jié)匯整的優(yōu)化，從而讓車內(nèi)ECU與儲(chǔ)存得以共享資源；但若是各部門(mén)之間是分頭開(kāi)發(fā)，要傳達(dá)這樣的訊息非常困難。

此外Risling也指出，市場(chǎng)上對(duì)于連網(wǎng)汽車仍存在許多不確定性，車廠與Tier One供貨商還在定義最優(yōu)先的功能需求，他們也正在與汽車產(chǎn)業(yè)緊密合作；因此Valens越來(lái)越意識(shí)到伙伴關(guān)系與聯(lián)盟的重要性，除了重視汽車產(chǎn)業(yè)伙伴的價(jià)值，還有與不同產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織、芯片制造商的合作，如目前Valens也與MIPI Alliance旗下的車用工作小組有合作關(guān)系。