240911 CIOE 车载光网络的挑战与机会.pdf

1、车载光网络的挑战与机会刘宁苏州大学目录需求挑战机会总结2汽车智能化趋势：从L2向L3迈进3SAE J3016TM Levels Of Driving Automation:sae.org/standards/content/j3016_202104no automationfull automationfeetoffhandsoffeyesoffmindoffAdvanced driver-assistance systems(ADAS)and autonomous-driving(AD)revenues,$billionSource:McKinsey Center for Future Mo

2、bility,Autonomous drivings future:Convenient and connected,2023传感器和传感器融合技术 智能网联汽车带来传感器的类型和数量大大增加 o GPS，惯性测量单元(IMU)，超声波雷达o 激光雷达(LIDAR),毫米波雷达,高清摄像头 传感器融合技术需要未压缩的传感器数据4摄像头速率=分辨率帧频色彩深度汽车电子电气架构（EEA）演进5特斯拉23年公开的模块化布线系统专利传感器带来的带宽需求6传感器数量参数速率/传感器摄像头514分辨率HorVer帧频色彩2K(2M)19201080308 bit1.49 Gb/s3K(5.4M)28961

3、8764010 bit6.52 Gb/s4K(8M)384012606012 bit10.45 Gb/s6K(17M)301757774510 bit23.5 Gb/s激光雷达1432线15 Mb/s128线48 Mb/s毫米波雷达57677GHz400600 kb/s总体净速率7.5329 Gb/s摄像头速率=分辨率帧频色彩深度旗舰手机摄像头Pura 70 UltraiPhone 15 Pro Max后置摄像头1.5000万像素超聚光伸缩2.4000万像素超广角3.5000万像素超聚光微距长焦1.4800 万像素主摄2.1200 万像素超广角3.1200 万像素 2 倍长焦4.1200 万像

4、素 5 倍长焦前置摄像头1300万像素超广角1200 万像素7基于电缆的车载网络现状 非屏蔽电缆无法满足高速互连需求，自动驾驶需要多根并行屏蔽电缆。铜缆线束成本高重量大（几十到上百公斤），在整车中成本/重量占比第三。汽车电气化导致严重的EMI。铜缆容易受到EMI的影响，尤其是在电缆屏蔽层破损或老化后。敷设难度高。8IVNCANLINFlexRaySerDesEthernet速率10Mb/s19.2 Kb/s20 Mb/s8Gb/s10 Gb/s成本低极低中高高传输媒介非屏蔽双绞线单线非屏蔽双绞线同轴电缆/屏蔽双绞线屏蔽双绞线目录需求 挑战机会总结9采用光纤通信的车载网络10 MOST:面向媒体

5、系统的传送总线，以适应车载视听娱乐的不断发展o 1998年发布o 25150 Mb/so 采用RC-LED（带宽低）和PMMA SI-POF（模式色散大，衰减窗口650nm）IEEE 802.3cz:IEEE以太网标准修正案7：多千兆位玻璃光纤汽车以太网的物理层规范和管理参数o 2023年发布o 2.5、5、10、25 和 50 Gb/s 在汽车环境中的玻璃光纤上工作o VCSEL+OM3 车载网络恶劣的工作环境（震动、灰尘、潮湿）导致光纤连接器插损加大，802.3cz中定义的链路插损高达4-10dB。802.3df中100G/lane定义的链路插损仅1.8dB。DCI中25G NRZ 50G

6、 PAM4 100G PAM4，每一代接收机灵敏度下降约2dB。车载光网络中25G和50G的链路功率余量和DCI中100G/lane的相当。增大的光连接器插损导致更小的功率余量Source:IEEE Std 802.3cz-2023.宽温域下要求更高的光源可靠性12 850nm VCSEL广泛应用于DCI（070oC）。驾驶舱：2085oC，发动机舱或车顶：40125oC。802.3cz推荐使用980nm VCSELo OM3(LOMMF:2 0.9 GHzkm)；带宽低。o 50G需要PAM4：芯片成本高、模式分