2024年5月5日发(作者：)
行业分析
第三代车载网关—车载以太网网关
王娟
（重庆工程学院 404100)
摘要：本文主要介绍车载以太网的产生根源，车载以太网是智能网联汽车发展的必然产物，第三代独立网关采用以太子网的技术路线及实现主要功能，强调了二代网
关与三代网关主要区别，详细讨论三代网关在物理层、传输层上的采用测试标准。
关键词：汽车；车载以太网；数据互换；测试
中图分类号：U463.6 文献标识码： A
1 前言
航系统等。这就要求各种传感器和雷达与控制器进行实时数据交
换，以前传感器和雷达采集数据主要是电压、电流及距离信号，这
种信号占用信道宽度不大，对传输速率要求不高，500 bit/s就可以
满足信号传输和交互的需求。ADAS系统采集信号为视频信号、位
置信号以及音频信号，特别是车联网广泛应用、全液晶显示屏与中
控显示屏双屏互动使用这对数据传输实时性提出更高的要求，提高
传输速率呼声越来越高。
随着汽车电子迅猛发展，整车上控制器越来越多，通常汽车控
制器数量在20～25之间需要有独立网关，俗称第二代网关。第二
代网关通常包含5～6个子网（新能源车为例），如图1所示。
2 车载以太网技术
2.1 什么是车载以太网
车载以太网是一种用以太网连接车内控制器的车载网技术，与使
用4对非屏蔽双绞线（UTP）电缆的民用以太网有所不同。车载以太网
使用对非屏蔽双绞线数据传输速率可达到100 Mbit/s甚至1 Gbit/s的，满
足采用L2～L3级自动驾驶汽车对信号，特别是视频或音频信号传
输的高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步
实时性等方面的要求。
车载以太网的物理层采用了博通公司的BroadR-Reach技术，
BroadR-Reach的物理层（PHY）技术已经由单线对以太网联盟
图1 第二代网关示意图
（One-pair Ethernet Alliance，OPEN）标准化。 车载以太网的
MAC层采用IEEE 802.3的接口标准，与传统以太网类似，支持高层
网络协议（如TCP/IP）。
这5个子网分别为启动网、舒适网、动力网、ECM网和ESC
网，启动网主要包含ECL、BCM和I-KEY网络节点，实现启动加
密认证功能。舒适网包含多功能显示屏、夜视系统、抬头显示、
SRS、PM2.5检测、空调控制器、PTC、多功能显示屏、TPMS、
组合开关、转向盒开关和全景ECU等，实现与舒适性相关的功能。
动力网包含组合仪表、BMS、车载充电器、电池加热器、模式
开关、漏电传感器和电池管理器等，实现电池动力调节与输出，
ECM网包含后驱动电机控制器、挡位控制器、前驱动电机控制器
及DC-DC等，实现电机动力加速、减速、换挡等功能。ESC网包
含SAS、EPB、R-EPS、AFS和诊断口等，实现电子驻车、自动随
车转向和安全气囊功能
。
随着智能驾驶技术兴起，许多与辅助驾驶相关的配置应运而
生，例如360环视系统、车道偏离预警系统、HUD和ACC自适应巡
[1]
2.2 车载以太网主要标准
车载以太网与传统汽车总线类似，遵循一定通讯协议与规范，
车载以太网通讯规范包括以下几个方面：物理层设计规范；物理层
测试规范；诊断通讯协议规范。其中在视频与音频传输协议采用
AVB协议集，具体情况如下。
（1）精准时间同步协议（Precision Time Protocol ，简称
PTP）——IEEE 802.1AS。
（2）流预留协议（Stream Reservation Protocol，简称
SRP）——IEEE802.1Qat。
（3）队列及转发协议（Queuing and Forwarding Protocol，
简称 Qav）——IEEE 802.1Qav。
（4）音视频桥接系统（Audio/Video Bridging Systems）——
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物理层测试，主要测试转发器输出电压、转发器输出频率、转
发器峰值电压、差分电压、转发器失真性、转发器抗干扰、转发器
时钟频率和MDI输出抖动。
数据链路层测试，根据通讯协议所采用的标准（802.3、
EthernetⅡ、802.1Q、802.1ad、802.1ah、1722）所对应测
试规范（OPEN ALLIANCE TC8 Member），完成相关数据链
路层的测试。
协议层测试，协议层按照主机厂所采用协议IPV4或者
IPV6，网络层UDP或TCP所对应测试规范（OPEN ALLIANCE
TC8 Member），完成相关测试
[4]
。
系统集成测试，与传统汽车总线开发类似，控制器完成单体测
试后，还要根据系统功能完成系统集成测试，观察汽车控制器在不
同工况下，评估信息传输的实时性、准确性及冗余性。首先在实验
室里面搭建功能台架，通常用一台自动化测试设备给不同控制器发
触发信号，观察记录控制器动作，自动判断控制器动作是否符合设
计规范，台架测试合格后，基本上解决绝大多数可能出现问题。最
终将各个控制器装车后，在不同工况下（高速、低速、颠簸路、城
市路况等）打开电气各项功能，观察信号传输状态，杜绝一切因设
计缺陷所引起的电气故障。
IEEE 802.1BA。包括：①IEEE 1722-2011，桥接局域网中的时间
敏感应用第二层传输协议标准。②IEEE 1733-2011，桥接局域网
中的时间敏感应用第三层传输协议标准
[2]
。
2.3 车载以太网网关技术路线
目前绝大多数主机厂车载以太网网关的方案，是在第二代独立
网关基础，把与信息交互要求较高的子网换成以太网，这样既可以
节省开发时间与周期，又可以降低电气架构总成本，更重要的是降
低开发难度和测试难度。其主要技术路线如下：需要高实时性、高
交互性控制器，例如HU、360全景系统、组合仪表（全液晶）、行
车记录仪、后排娱乐系统及诊断系统，采用速率为100 M以太网通
过网关进行信息交换，车内网仍有些控制器对信息交互速率要求不
高，可继续采用500 bit/s总线方式进行信息交互，采用哪种方式进
行信息交互，取决于要实现的功能
[3]
。诊断系统由于要实现控制器
系统更新、诊断，特别是中控显示屏的APP更新，地图菜单所占数
据量巨大，通常8 Gb左右，若仍采用总线通讯方式，仅地图更新要
耗时近5个小时，显然不能满足用户的需求。所以诊断系统也需要
采用以太网进行信息传输与交互（图2）。
3 结束语
汽车以太网发展已近步入快车道，其本质上与总线有着天壤之
别，这一区别必将导致新一轮汽车控制器升级换代，目前采用以太
网控制器软、硬件成本偏高，但随着芯片用量大幅攀升，必将导致
硬件成本降低，最终将与目前使用总线通讯控制器成本持平。
图2 利用以太网进行系统信息传输
相比第二代网关，车载以太网测试项目与难度陡增，传统手工
测试已经不满足需要，所以基于车载以太网自动化测试设备就成为
必备的工具。测试主要分为单体测试和系统集成测试，测试所包含
具体内容如下（图3）。
【参考文献】
[1]
[2]
[3]
[4]
图3 车载以太网测试表
崔馨宇.车载以太网技术现状与发展探究[J].科技创新导报,2017,14(24):
156-157.
李昌远.基于车载以太网的多媒体系统应用研究[D].吉林大学,2017.
郑子健,张殿明,戎辉,等.车载以太网与传统以太网数据交互硬件设计[J].现代
制造技术与装备,2017(09):48-50.
李志涛.车载以太网的研究与分析[J].汽车电器,2018(03):9-12.
作者简介:
王娟，硕士，讲师，研究方向汽车电子设计。
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