CAN 總線最有前途的繼任者之一是汽車以太網(wǎng)，它是無處不在的 802.3 以太網(wǎng)標準家族的一個變體，專門為汽車環(huán)境而改編。其中最重要的要求之一是使用一種線路編碼方案，該方案幾乎不受汽車環(huán)境中許多部分存在的高水平電磁干擾（EMI）的影響。

此外，它必須支持通過一根雙絞線進行通信，以最大限度地減少網(wǎng)絡(luò)線束的重量。同樣重要的是，收發(fā)器電子設(shè)備以及它們通信所使用的布線必須在 ISO 16750-4 和 AEC-Q100 標準規(guī)定的整個溫度范圍內(nèi)（通常為 - 40 至 125°C）完美運行。

為了滿足重量要求，所有汽車以太網(wǎng)變體都基于一根雙絞線，用于支持同時發(fā)送和接收操作，也稱為全雙工模式。消除第二對導(dǎo)線可以使車輛的電纜線束重量減輕多達 30%，盡管它確實有一個潛在的缺點：大多數(shù)版本的汽車以太網(wǎng)的最大電纜長度限制為僅 15 米，不過這對于幾乎所有汽車應(yīng)用來說已經(jīng)足夠了（圖 5）。

比較汽車以太網(wǎng)和標準以太網(wǎng)的布線要求

按照 IEEE 的命名規(guī)則，所有基于單根雙絞線物理層的汽車以太網(wǎng)變體的通用名稱都包含 “-T1” 后綴，從最初的 802.3bw（100Base-T1）接口開始。自推出以來，該標準已擴展到包括 802.3bp（1000Base-T1）以及 802.3.cg（10Base-T1S）。使用 802.3ch（2.5/5/10 Gbase-T1）標準甚至可以實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)速率，但對于超過 5 Gb/s 的速度，它需要使用屏蔽雙絞線電纜，以最大限度地減少 EMI 問題（見表格）。

汽車以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率和特性

100Base-T1 和 1000Base-T1 版本的汽車以太網(wǎng)都采用三級脈沖幅度調(diào)制（PAM-3）調(diào)制，其中每個傳輸?shù)姆栍扇齻€電壓電平之一表示。這種信令方法能夠在每個時鐘周期傳輸 1.5 位，并與雙電平信號相比，在相同波特率下提高了吞吐量。其他以超過 1 Gb/s 的速度傳輸?shù)?XXBase-T1 以太網(wǎng)標準使用 PAM4 信令（即具有四個邏輯電平），這以降低噪聲容限為代價提高了吞吐量

100Base-T1 和 1000-Base-T1 汽車以太網(wǎng)使用 PAM3 信令方案，該方案定義了三個級別，分別指定為邏輯 - 1、0 或 + 1

對于需要更長電纜長度的應(yīng)用，IEEE 推出了 802.3cz。它是一種光物理層，支持 2.5/5/10/25/50 Gb/s 的數(shù)據(jù)速率，使用漸變折射率玻璃光纖時傳輸距離可達 40 米。

為了進一步減少車輛中所需的布線量，汽車以太網(wǎng)支持 IEEE -801.3bu，這是以太網(wǎng)供電（PoE）技術(shù)的一種新變體。IEEE 801.3bu—1-Pair Power over Data Lines（PoDL）工作組已成功推出了一項標準，只需對現(xiàn)有 PoE 標準進行微小修改，即可支持通過單根雙絞線進行 PoE 供電。

汽車以太網(wǎng)實現(xiàn)極致實時性能

除了原始速度之外，汽車以太網(wǎng)標準還納入了多種機制，以支持車輛內(nèi)精確的實時功能：

1. IEEE 802.1AS（橋接局域網(wǎng)中對時間敏感應(yīng)用的定時和同步）標準用于支持需要對多個傳感器同時采樣或知道測量時間的算法。它能夠以亞微秒精度在不同節(jié)點進行同步測量。

2. 時間觸發(fā)以太網(wǎng)支持需要單微秒通信延遲的控制功能。IEEE 802.3br 標準創(chuàng)建了一個系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，高優(yōu)先級數(shù)據(jù)包（稱為快速數(shù)據(jù)包）無需等待現(xiàn)有數(shù)據(jù)包傳輸完成，而是可以暫時中斷現(xiàn)有數(shù)據(jù)包以立即傳遞。

3. 音視頻橋接（AV Bridging）為汽車以太網(wǎng)提供了一個由兩部分組成的機制，用于從攝像頭和其他傳感器流式傳輸數(shù)據(jù)包，且不受干擾并盡可能減少延遲。802.1Qat（流預(yù)留）是一種簡單的預(yù)留協(xié)議，用于通知共享數(shù)據(jù)路徑中的各種網(wǎng)絡(luò)元素預(yù)留支持特定流所需的資源。801.1Qav（AV 橋接的排隊和轉(zhuǎn)發(fā)）定義了必要的規(guī)則，以確保 AV 流能夠在預(yù)留中指定的延遲內(nèi)通過網(wǎng)絡(luò)。

汽車以太網(wǎng)MuLti-G產(chǎn)品測試要求

從 CAN 總線向汽車以太網(wǎng)過渡

盡管在未來十年中，CAN 總線可能在數(shù)字汽車系統(tǒng)中繼續(xù)發(fā)揮重要作用，但汽車以太網(wǎng)卓越的速度以及支持精確的時間關(guān)鍵型通信的能力，最終將在大多數(shù)應(yīng)用中取代它。在駕駛輔助和自動駕駛系統(tǒng)中尤其如此，在這些系統(tǒng)中，速度和可預(yù)測的響應(yīng)時間至關(guān)重要。

在過渡期間，制造商將能夠部署混合架構(gòu)，使用網(wǎng)關(guān)節(jié)設(shè)備將 CAN 消息轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)消息，可以使用 UDP 或 IEEE 1722 作為封裝格式。這意味著原始設(shè)備制造商（OEM）可以過渡到基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，并且仍然能夠連接到傳統(tǒng)的 CAN 電子控制單元。

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