智能网联汽车网络架构方案探讨

鲁荣峰

【摘要】本文针对智能网联汽车网络架构方案探讨，结合理论实践，在简要阐述智能网联汽车特点的基础上，分析了基于以太网的智能网联汽车网络架构方案，并提出相应的发展前景。分析结构表明，以太网网络架构和CAN、LIN、MOST网络架构相比，具有数据传输效率高、应用广泛、易于和信息网络集成，有利于实现资源共享的优势，值得大范围推广应用。

【关键词】智能网联汽车;网络机构;以太网;传输协议

【引言】智能网联汽车是一种全新的汽车种类，搭载了非常先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，同时融合了现代化通信技术和网络技术，真正实现了汽车和人、路、云端之间智能信息的有效交换和共享，可代替人来操作汽车。具有非常广阔的发展前景，也是未来汽车的主要发展方向。基于此，开展智能网联汽车网络架构方案的探讨就显得尤为必要。

1、智能网联汽车的特点

智能网联汽车最显著的特点是智能化和网联化。智能化指的是智能网联汽车可对外界环境进行智能化感知，在汽车上配置了很多智能化探测设备，包括：高清摄像头、毫米波雷达、激光雷达等。网联化指的是通过网络技术汽车的形式状态数据、车辆故障数据、外界感知数据等及时传输给外界媒体或者云端，实现集中控制和自动驾驶，在5G大环境下，智能网联汽车是必然的发展趋势。

2、智能网联汽车网络架构方案

2.1总线以太网

在智能网联汽车网络架构方案设计中，采用以太网技术，可大幅度提升各项数据的传输速度，在以太网中最大的传输速度可达到10Gbit/s，而且随着网络技术的不断发展，以太网的传输速度还能提升，比任何一种现场总线的传输速度都快。此外，以太网和因特网具有相同的通信协议，二者可实现无缝对接，便于车辆网络和地面网络相互同行【1】。

未来智能网联汽车的网络架构必然是以以太网为主网络，娱乐系统和辅助驾驶系统用以太网作为子网络。比如：辅助驾驶系统上应用以太网可快速传输高清摄像头和高精度雷达获得的数据。智能网联汽车的形式状态数据、道路环境高新数据、雷达数据等通过Telematics模块或者是V2X方式，可及时传输到外界云端、基站、指挥控制中心等，从而为智能网联汽车安全、稳定驾驶提供必要的数据支持和参考。

2.2智能网联汽车以太网传输协议

以太网在智能网联汽车中网络架构中的应用主要体现在主网络、辅助驾驶系统、娱乐系统这三个方面。而辅助驾驶系统和娱乐系统都可传输AV数据，主网络主要是用来传输各区域和各网段之间交互的汽车数据。以太网网络架构是一种典型的OSI参考模型，结合智能网联汽车的特性，以太网传输协议标准如下：

智能网联汽车中的辅助驾驶系统和娱乐系统主要传输的是AV数据，对数据传输的同步性要求很高，为满足这一要求，可选择汽车AVB协议标准，由两层以太网协议标准共同组成，其一是Layer1协议标准，其二是Layer2协议标准。前者选择百兆快速以太网，通过BroadR-Reach技术和一对5类非屏蔽双绞线来实现相互数据的及时传递。而后者在数量链路层，采用了AVB特有的IEEE1722、IEEE802.1Qav等协议标准，从而有效解决网络架构中A/V实时流量和普通异步TCP流量之间的问题。IEEE802.1Qav一种队列和转发协议标准，可避免以太网数据流量对实时音频造成的影响。而IEEE1722协议是音频传输协议标准，可提供音频服务所需的二层包格式，用于构建A/V流、控制、关闭等协议，主要对应的是OSI参考模型中的3～7层，有助于实现A/V音频流间的时钟同步。

主网络的主要功能是传输各区域、各网段交互的智能网联汽车状态数据，多为七层以太网模型，除Layer1和Layer2采用上述协议之外，Layer3～Layer7既应用了TCP/IP协议中的IPv4、UDP、TCP等，也新增了智能网联汽车特有的DoIP协议、SOME/IP协议、DHCP协议、UDS协议等，大大提升了智能网联汽车网络架构的完善性和先进性。

3、智能网联汽车的发展趋势

3.1L2级自动驾驶将进入规模化量产

目前智能网联汽車已经进入了人民的生活视线中，L2级的自动驾驶或者辅助及时已经进入了量产阶段，在我国信息技术、网络技术、人工智能技术等先进技术飞速发展的背景下，智能网联汽车生产技术愈发成熟。处国特斯拉、奥迪之外。我国的吉利汽车、长安汽车、比亚迪汽车等都已经具备了生产L2级辅助驾驶智能网联汽车的能力，L3级自动驾驶将是下一个发展目标，甚至一些汽车生产企业已经买过L3级，正向L4级发展【2】。

3.2基于智能网联汽车的“出行服务”成为市场竞争的焦点

从目前发展现状来看，L3级以下是典型的市场普及问题，达到L3级以上后，才是技术创新、商业模式不断迭代的问题。其中出行服务将是一个非常激烈的竞争点。其中美国智能网联汽车的发展水平最快，我国的百度出行、滴滴出行等在向这方面布局，并开始在路试中应用，效果显著。比如百度出行设计的智能网联汽车，已经实现了弯道超车。

【结束语】

综上所述，本文结合理论实践，探讨了智能网联汽车网络架构方案，探讨结果表明，网络架构是保证智能网联汽车事业持续发展的关。采用以太网构件智能网联汽车网络架构，可满足数据传输速度的要求，各种协议的搭配应用，可充分发挥出智能网联汽车的特点和优势，值得大范围推广应用。

【参考文献】

[1]李海龙，庞彪（编辑整理）.智能网联汽车技术在中国重汽的实践[J].中国物流与采购，2018（24）：88-88.

[2]互联网.NI与中汽研数据资源中心共建智能网联汽车虚拟仿真联合实验室[J].汽车零部件，2018（12）：68-68.