自從bmw汽車在2023年將100base-tx的乙太網技術應用到汽車刷寫中,經過五年的技術探索,各汽車主機廠逐漸認識到汽車乙太網技術對於汽車電子電氣系統實現複雜功能的重要性。從2023年開始,越來越多的汽車企業加入到車用乙太網技術的開發應用中,包括寶馬、賓士、大眾、奧迪、volvo、特斯拉等汽車行業的一眾大咖與新秀。隨著100base-t1的乙太網技術在行業內普遍應用的同時,有著更高傳輸速率的1g、2.5g、5g、10g等車用乙太網技術也遍地開花。時間來到2023年,今年1000base-t1乙太網技術將會得到全面標準化,它即將迎來快速發展的一年!
1000base-t1技術起源於ieee發布於2023年,用於傳輸1gbps的單對雙絞線標準-ieee802.3bp,基於該標準,致力於汽車應用的open alliance聯盟開發出了tc9與tc12規範,其中tc9已於2023年1月正式發布,用於規範1000base-t1(utp)的通道與元件的開發;tc12標準用於規範phy、emc、pma、iop等的開發及驗證;至於ecu級的測試規範將與100base-t1參照的tc8測試規範保持一致。
**於2019 automotive ethernet congress
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目前1000base-t1已經釋放的標準也以物理層為主,它的物理層架構與100base-t1乙太網類似,由以下元件組成:
協調子層(rs):在gmii使用的並行介面和作為mac子層一部分的序列標準介面之間進行資料轉換的特殊子層。儘管rs位於gmii之上,但它被當作物理層的一部分。rs通常被認為是乙太網底層和第二層之間"真正的"介面;
千兆介質無關介面(gmii):定義了mac子層(通過協調子層)和乙太網物理層其它部分之間通訊的一組特殊介面。gmii是物理層的一部分,但在實踐中,它代表物理層與mac子層之間真正的介面。其採用8位介面資料,工作時鐘125mhz,因此傳輸速率可達1000mbps;
物理編碼子層(pcs):該子層主要負責整體資料編譯碼。在傳輸方面,pcs通過gmii從mac子層接收資料,並按照特定物理層實現的要求轉換成特定序列的位元,然後向下傳送至pma。在收到pma的資料後,pcs反過來把資料向上傳送至gmii。資料加擾等功能也通過pcs子層實現;
物理媒介附加(pma):在傳輸方面,該子層用於將pcs建立的編碼位元組轉換成位元流然後向下傳送至pmd子層。收到資料後,pma執行相反的操作。pma還履行其他的輔助功能,如衝突檢測(使用半雙工模式時)和時鐘恢復;
物理媒介相關(pmd):該子層生成和傳輸電訊號和光訊號以傳送資料,以及接收和解釋類似訊號以接收資料,從而滿足特定物理媒介的需求。在某些情況下不需要pmd子層,該子層的功能由pma子層提供;
與媒介有關介面(mdi):該介面為乙太網物理層和資料傳輸媒介間的物理介面,通常是指將乙太網主機或控制器連線至電纜的物理聯結器。儘管某些mdi介面經常被重用以滿足許多物理層媒介的獨特需求,特別是雙絞線乙太網,但各物理媒介有不同的mdi;
物理媒介:傳輸資料的實際物理導線或電纜。在技術方面來說,物理媒介並不真正屬於物理層,因為它既不是乙個協議也不是乙個子層,但有時候仍被認為是物理層的一部分。
pcs、pma和pmd共同構成了物理層的核心部分,有時候它們被統稱為"phy"。但phy這一縮寫有時也用來指整個物理層。
1000base-t1乙太網與100base-t1乙太網在物理層特性上的差異如下:
針對物理層產業化設計可能存在的差異性,標準化協會制定了物理層一致性測試標準,以保證不同設計和不同硬體廠商之間的互通性。該標準在tc8中進行了詳細的定義,這個標準同時覆蓋1000base-t1(802.3bp)和 100base-t1 (802.3bw) 汽車乙太網技術。對於電訊號的物理介質附加(pma)規定了許多特定測試,對ecu的測試主要關注的是傳送器(transmitter)。且1000base-t1 汽車乙太網測試要求示波器的頻寬》 2 ghz。
1000base-t1測試:
一些特定的物理層測試引數要求:
1000base-t1在經濟、效能、效率上也有較大的提公升,並支援能效管理和自協商機制:
能效管理
降低功耗的措施在汽車界比在居家或辦公環境中更為重要。1000base-t1支援eee功能。通過eee機制,phy能夠降低功耗,它使用一項特殊協議,讓裝置在空閒一定時間後進入"休眠模式"。能效乙太網的定義詳見ieee802.3az檔案,定義了如何解決乙太網能源額外消耗的問題。接下來的開發中仍需要投入大量工作來實現車載乙太網的睡眠模式和其它電源管理功能。
自協商機制
自動協商就是一種在兩台裝置間達到最大可能的傳輸速率的通訊方式。它允許裝置用一種方式「討論」可能的傳輸速率,然後選擇雙方可接受的最佳速率。它們使用叫做快速鏈路脈衝的flp交換各自傳輸能力的通告。flp可以讓對端知道源端的傳輸能力是怎樣的。當交換flp時,兩個站點根據以下從高到低的優先順序偵測雙方共有的最佳方式。
千兆光口自協商過程:
1.兩端都設定為自協商模式
雙方互相傳送/c/碼流,如果連續接收到3個相同的/c/碼且接收到的碼流和本端工作方式相匹配,則返回給對方乙個帶有ack應答的/c/碼,對端接收到ack資訊後,認為兩者可以互通,設定埠為up狀態
2.一端設定為自協商,一端設定為強制自協商端傳送/c/碼流,強制端傳送/i/碼流,強制端無法給對端提供本端的協商資訊,也無法給對端返回ack應答,故自協商端down。但是強制端本身可以識別/c/碼,認為對端是與自己相匹配的埠,所以直接設定本端埠為up狀態
3.兩端均設定為強制模式
雙方互相傳送/i/碼流,一端接收到/i/碼流後,認為對端是與自己相匹配的埠,直接設定本端埠為up狀態
隨著汽車日益智慧型化和聯網化,汽車電子必定會變得更為複雜,其對頻寬的需求也將極大提高。車載乙太網目前已經是比較成熟的技術,可以很好地滿足汽車電子的新需求並為其提供可靠、成熟、低價和標準化的解決方案。而1000m車載乙太網技術因其在頻寬和擴充套件性方面的優勢在未來將具有廣闊的發展空間。讓我們拭目以待,共同迎接新技術的挑戰與美好未來!
第8章 乙太網技術
56.下列有關mac 位址的說法中哪些是錯誤的?a.乙太網用mac 位址標識主機 b.mac 位址是一種便於更改的邏輯位址 c.mac 位址固化在rom 中,通常情況下無法改動 d.通常只有終端主機才需要mac位址,路由器等網路裝置不需要 答案 bd 54.以下關於csma cd 的說法中正確的是a...
通訊導論 乙太網技術原理(1)
資料鏈路層的流量控制協議 常用方法 停 等流量控制 滑動視窗流量控制 每個資料幀都有唯一的編號且可迴圈重複使用已收到確認的有限個幀的序號 當用n個位元進行編號時,若接收視窗wr的大小為1,則傳送視窗wt的大小與編碼二進位制位數的關係 wt 2n 1 廣域網資料鏈路傳輸控制規程 1.面向字元型傳輸控制...
通訊導論 乙太網技術原理(2)
網絡卡 網路界面板又稱通訊介面卡或網路介面卡 介面卡的重要功能 物理層進行序列轉換,其他層進行並行轉換 封裝格式 802.3 mac比乙太網封裝多802.2,ieee802.3在12位元組的位址後面是2位元組的長度,而乙太網資料幀的是2位元組的型別值 可以通過這個地方區分是ieee802.3還是乙太...