Automotive Ethernet是指在汽車中使用Ethernet技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。它的發(fā)展主要受益于汽車對更多數(shù)據(jù)和連接性的需求，以支持例如自動(dòng)駕駛、車輛互聯(lián)和娛樂系統(tǒng)等先進(jìn)的車輛功能。其高帶寬、低延遲和可擴(kuò)展性的多項(xiàng)優(yōu)勢，使Automotive Ethernet成為支持復(fù)雜系統(tǒng)的理想選擇，也讓不同的汽車子系統(tǒng)（如傳感器、攝像頭、控制單元）能夠更有效地共享信息。
Automotive Ethernet的主要技術(shù)
Automotive Ethernet目前主要透過以下技術(shù)的整合來實(shí)現(xiàn)高效的汽車網(wǎng)絡(luò)通信，進(jìn)而讓Automotive Ethernet在有效因應(yīng)不斷增長的汽車數(shù)據(jù)需求的同時(shí)，也能確保高效的通信和系統(tǒng)可靠性：
Ethernet通信技術(shù)
基于Ethernet標(biāo)準(zhǔn)，Automotive Ethernet使用高速以太網(wǎng)（High-Speed Ethernet）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高帶寬和低延遲的數(shù)據(jù)傳輸。這包括了速度達(dá)到1 Gbps或更高的Ethernet連接。
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Time-Sensitive Networking (TSN)
TSN是一組標(biāo)準(zhǔn)，用來實(shí)現(xiàn)在以太網(wǎng)上的實(shí)時(shí)通信。它確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目深A(yù)測性和低延遲，這在汽車應(yīng)用上來說，尤其是對于自動(dòng)駕駛和其他安全敏感的應(yīng)用至關(guān)重要。
Audio Video Bridging (AVB)
AVB是一種以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，它用來支持音頻和視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。在汽車中，這種技術(shù)可以用于音響系統(tǒng)和娛樂系統(tǒng)，確保高質(zhì)量的音頻和視頻傳輸。
Power over Ethernet (PoE)
PoE技術(shù)允許在以太網(wǎng)電纜上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和電源。在汽車中，這可以簡化設(shè)備的連接和供電，減少線纜的復(fù)雜性。
Security Protocols
為了應(yīng)對汽車環(huán)境中的安全挑戰(zhàn)，Automotive Ethernet使用各種安全協(xié)議和機(jī)制，例如Secure Boot、加密和身份驗(yàn)證等，以確保網(wǎng)絡(luò)通信的安全性。
Automotive Ethernet的五大挑戰(zhàn)
不過Automotive Ethernet在發(fā)展過程中也面臨到一些挑戰(zhàn)，主要的課題如下：
實(shí)時(shí)性和可靠性要求
汽車系統(tǒng)對實(shí)時(shí)性和可靠性有較高的要求，特別是對于自動(dòng)駕駛和安全相關(guān)應(yīng)用層面。因此Automotive Ethernet需確保在這樣的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸，以及及時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)，這無疑是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。
標(biāo)準(zhǔn)化和兼容性
汽車行業(yè)中存在多種標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，不同的汽車制造商和供貨商可能使用不同的技術(shù)，這使得標(biāo)準(zhǔn)化和兼容性的實(shí)現(xiàn)將變得更加復(fù)雜。一旦缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)即可能導(dǎo)致互操作性問題。
安全性和防護(hù)
車輛網(wǎng)絡(luò)需要應(yīng)對不斷增長的安全挑戰(zhàn)，包括防御潛在攻擊和保護(hù)車輛系統(tǒng)的安全。如何加強(qiáng)Automotive Ethernet的安全性將會(huì)是一個(gè)持續(xù)的待解習(xí)題。
成本和復(fù)雜性
實(shí)施高帶寬、實(shí)時(shí)通信和安全性通常需要更復(fù)雜的硬件和軟件設(shè)計(jì)，而這可能會(huì)增加汽車系統(tǒng)的成本。因此汽車制造商往往需要在技術(shù)性能與開發(fā)成本間進(jìn)行權(quán)衡。
硬件和軟件更新管理
一般來說，汽車的生命周期通常較長，如何在軟件和硬件技術(shù)不斷演進(jìn)的情況下，有效地管理針對車輛中的硬件和軟件更新進(jìn)行有效管理，以確保其兼容性和性能，這對開發(fā)商來說確實(shí)是個(gè)長期考驗(yàn)。
Automotive Ethernet物理層驗(yàn)證解決方案
為滿足客戶在車用網(wǎng)絡(luò)物理層的相關(guān)量測與驗(yàn)證需求，百佳泰可提供相關(guān)測試儀器及夾具如下：
透過Automotive Ethernet物理層驗(yàn)證，百佳泰能協(xié)助客戶及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案較常發(fā)生的缺失－「訊號(hào)抖動(dòng)過大」，一旦發(fā)生抖動(dòng)過大的問題就容易造成訊號(hào)失真，進(jìn)而影響到訊號(hào)傳輸?shù)恼_性。
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以太網(wǎng)供電 (Power over Ethernet, PoE) 從2003年開始至今已經(jīng)發(fā)展多年，在時(shí)代科技進(jìn)步推動(dòng)下，現(xiàn)今PoE技術(shù)也已經(jīng)達(dá)到供給71W給受電設(shè)備的能力。而受電設(shè)備的功能在高功率的幫助下也因此大大提高，不會(huì)因?yàn)楣β氏拗贫瑫r(shí)也限制其能力發(fā)展。而物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也同時(shí)推動(dòng)IP監(jiān)視攝像頭，智能照明燈具發(fā)展，因此可預(yù)見POE技術(shù)將在IoT時(shí)代占有一席之地。
什么是以太網(wǎng)供電(Power over Ethernet) ?
一般的設(shè)備都需要電源供應(yīng)，這也就需要額外配置電源線與電源孔。而使用Power over Ethernet的裝置，可以透過雙絞線來同時(shí)輸出電力與數(shù)據(jù)信號(hào)，節(jié)省了配置時(shí)間與成本。同時(shí)也減低安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的難度。
完整的PoE系統(tǒng)包括供電設(shè)備(Power Source Equipment ,PSE)和受電設(shè)備(Powered Device ,PD)，而供電的設(shè)備包括支持PoE的網(wǎng)絡(luò)交換器，路由器，或是利用集線器受電的設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)攝像頭等。
POE的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展可追溯到2003年，當(dāng)時(shí)推動(dòng)IEEE 802.3af，目的為將數(shù)據(jù)與電力傳送需求整合在網(wǎng)絡(luò)線中。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了輸出功率最大不可超過15.4W，而考慮到線材損耗，僅能接受最大不超過12.95W的受電設(shè)備。之后因設(shè)備進(jìn)步，功能也日益月新，例如安全攝像頭畫質(zhì)功能提升，無線網(wǎng)絡(luò)存取點(diǎn)必須提高功率，以便將信號(hào)送得更遠(yuǎn)、更強(qiáng)。因此，高功率PoE的需求也有了顯著的成長。
這些受電裝置(PD)必須從供電裝置(PSE)獲得超過最初POE的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限制的功率，2009年IEEE 802.3at (PoE+)因此誕生。而最新修訂版IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)(也稱為PoE++或4PPoE)，再將功率提高。IEEE802.3bt版會(huì)有兩種要求：一種是要求PSE能達(dá)到60W的輸出功率，到達(dá)受電設(shè)備的功率是51W；另一種則要求PSE能達(dá)到100W的輸出功率，到達(dá)受電設(shè)備的功率是71W。
規(guī)格比較表如下:
表格來源: Wikipedia
PoE標(biāo)準(zhǔn)為使用以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)線送電到PD設(shè)備也定義了兩種方法，「End-Span」與「Mid-Span」。
- End-span使用PoE的以太網(wǎng)交換機(jī)，從Layer 2交換機(jī)數(shù)據(jù)端口直接供電。
- Mid-span則是獨(dú)立的即插即用設(shè)備，安裝于普通以太網(wǎng)交換機(jī)和終端之間，通常被稱為電源供應(yīng)器(Power Injector)或Midspan。
這兩種架構(gòu)提供新舊設(shè)備升級為PoE便利的解決方案。例如，若是沒有支持PoE技術(shù)的Switch，可以利用Mid-Span的方式在中間架設(shè)一臺(tái)PoE Switch，而后端受電設(shè)備就可以直接被供電，而不需更換舊有的Switch。
End-Span與Mid-Span架構(gòu)說明圖:
數(shù)據(jù)傳輸＋電力供應(yīng) PoE技術(shù)成架構(gòu)物聯(lián)場域新寵
近年來行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與行動(dòng)裝置普及下，也帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)與智能家庭(Smart Home)的發(fā)展，PoE技術(shù)開始嶄露頭角。在PoE技術(shù)的說明下，傳統(tǒng)設(shè)備有了新的功能，也因其技術(shù)而大大降低部屬設(shè)備難度。
在IEEE802.3 bt技術(shù)架構(gòu)下，可以在長達(dá)100M的網(wǎng)絡(luò)線中傳輸100W的電力，這讓LED照明產(chǎn)業(yè)開始注意到PoE技術(shù)。因?yàn)楝F(xiàn)在的照明不再只是追求能源效率提升或是節(jié)能，各大照明廠商都已開始在智能照明領(lǐng)域加速發(fā)展，市場上也有了PoE LED智能燈泡。
PoE LED燈泡透過RJ45與PSE Switch設(shè)備連接受電，并取得來自Switch配發(fā)的IP位置，可做到以下幾種類型操作：
- 智能調(diào)光：PoE LED智能燈泡可搭配各種傳感器，將環(huán)境亮度等數(shù)據(jù)傳回中控設(shè)備，并由中控設(shè)備透過PoE調(diào)節(jié)各LED亮度
- 智能定時(shí)開關(guān)：透過中控應(yīng)用軟件，將可針對每一顆PoE燈泡的開啟或關(guān)閉時(shí)間做控制。
- 手機(jī)控制：透過APP來達(dá)到上述功能的照明控制。
- LED Wi-Fi : 未來只要在LED燈座上加上Wi-Fi模塊并透過PoE供電，只要接上燈泡，該區(qū)域就有無線網(wǎng)絡(luò)可使用。
- 智能監(jiān)控設(shè)備：近年來如「保母虐嬰」、「路人破壞汽／機(jī)車」等社會(huì)案件層出不窮，對于居家安全防護(hù)的需求也越來越高。而在PoE技術(shù)的發(fā)展下，現(xiàn)在除了高分辨率及變焦的功能外，監(jiān)視器也能透過手機(jī)，平板等APP操作應(yīng)用，達(dá)到隨時(shí)都可以查看的功能。
此外，傳統(tǒng)高解析網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像頭，除了需要一條來傳輸影像的信號(hào)線，還需要考慮是否連接的到電源插座來提供電力，不但使用者自行布署困難，有時(shí)甚至需要專人到府安裝。
而現(xiàn)在利用PoE技術(shù)，只需要簡單的安裝，就能做到以下功能：
- PoE技術(shù)無需額外電源插座， 大幅降低在任何一個(gè)角落安裝監(jiān)控設(shè)備的難度。
- PoE+提供高功率，提升網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器的分辨率，變焦等能力。
- Email直接警報(bào)使用者。
- 配合手機(jī)APP達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控。
- 利用雙向?qū)υ捁δ芘c家人對話，嚇阻歹徒。
- 將錄像數(shù)據(jù)直接存到NAS或計(jì)算機(jī)內(nèi)。
雖然應(yīng)用便利，但質(zhì)量仍為PoE技術(shù)最大風(fēng)險(xiǎn)
PoE帶來了便利，但同時(shí)也產(chǎn)生一些風(fēng)險(xiǎn)。廠商為了節(jié)省成本，制造出質(zhì)量不佳，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)PoE交換機(jī)或各種PD受電設(shè)備，增加了PoE系統(tǒng)維護(hù)工作的難度。
PoE設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)可分類為：
PSE類
此類產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)主要還是供電穩(wěn)定度，以及設(shè)計(jì)是否符合IEEE802.3規(guī)范。供電不穩(wěn)定的PSE會(huì)造成PD設(shè)備容易損壞以及運(yùn)作不穩(wěn)定，對于PD廠商與使用者而言，穩(wěn)定且符合規(guī)范的PSE非常重要。
PD類
PD產(chǎn)品主要是受電，因此自身設(shè)計(jì)是否符合IEEE802.3規(guī)范很重要。倘若設(shè)計(jì)與PSE產(chǎn)品間不兼容，更會(huì)造成使用者安裝上的困難。另外，不符合規(guī)范的PD產(chǎn)品，也有可能會(huì)因?yàn)檫^多的要求供電，或分級錯(cuò)誤，而導(dǎo)致裝置無法運(yùn)作。
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