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本書內(nèi)容包括以太網(wǎng)簡史、車載網(wǎng)簡史、汽車以太網(wǎng)簡史、汽車環(huán)境、汽車物理層技術(shù)、汽車以太網(wǎng)及其供電、汽車以太網(wǎng)中的協(xié)議、以太網(wǎng)技術(shù)在汽車中的發(fā)展以及展望。本書由OPEN聯(lián)盟首任主席、寶馬以太網(wǎng)項(xiàng)目總監(jiān)克爾斯滕·馬特烏斯博士與Technica Engineering技術(shù)總監(jiān)托馬斯·柯尼希斯埃德博士合著，在所有主要汽車制造商都在它們的量產(chǎn)車型或即將量產(chǎn)的車型上使用以太網(wǎng)技術(shù)的今天，本書必會對技術(shù)人員大有裨益。本書適合汽車電子技術(shù)人員以及車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人員閱讀使用。

當(dāng)我們在2020年編寫本書的第3版時，汽車以太網(wǎng)已經(jīng)得到了廣泛的發(fā)展。所有主要的汽車制造商都在它們的量產(chǎn)或是準(zhǔn)備開始量產(chǎn)的汽車中應(yīng)用了汽車以太網(wǎng)。在用的物理層技術(shù)包括（按介紹順序）IEEE 100BASE-TX、100BASE-T1、1000BASE-T1 和 1000BASE-RH。此外，IEEE 剛剛發(fā)布了適用于 10Mbit/s、2.5Gbit/s、5Gbit/s 和 10Gbit/s 的汽車物理層規(guī)范，并且正在開始針對 10Gbit/s 以上的光纖和線纜傳輸?shù)囊?guī)范工作。10BASE-T1S 重新引入了在兩個以上用戶之間共享介質(zhì)的功能，并且正在開發(fā)這種所謂的多點(diǎn)技術(shù)的增強(qiáng)功能。
在第二層，時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）增加了許多新標(biāo)準(zhǔn)，將服務(wù)質(zhì)量擴(kuò)展到時間關(guān)鍵的控制流量（自動駕駛的重要功能），并且很好地融入了專用汽車 TSN 配置文件的規(guī)范中。OPEN 聯(lián)盟擁有 400 多個成員，具有完整成熟的生態(tài)系統(tǒng)，提供從工具和測試實(shí)驗(yàn)室到線纜和連接器的支持與解決方案。這些解決方案定期在以下三個知名全球會議上呈現(xiàn)：全球各地舉辦的IEEE-SA以太網(wǎng)及IP的汽車技術(shù)日（IEEE-SA Ethernet&IP@Automotive Technology Day）研討會，在慕尼黑舉辦的汽車以太網(wǎng)大會（Automotive Ethernet Congress）和在日本舉辦的日經(jīng)汽車以太網(wǎng)研討會（Nikkei Automotive Ethernet Seminar）。
所以，這就夠了嗎？
一切都充滿希望（但并不wan quan如此）。技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)可用，但真正的汽車網(wǎng)絡(luò)仍處于起步階段。技術(shù)基礎(chǔ)與從硬件定義到軟件定義汽車的轉(zhuǎn)變密切相關(guān)，另外，在汽車行業(yè)這種轉(zhuǎn)變也才剛剛開始。雖然該行業(yè)專注于物理層技術(shù)、電磁兼容性和硬件成本方面，但對協(xié)議層方面技術(shù)的探索卻較少。
因此，本書經(jīng)過修改，描述了TSN和物理層中所有的新進(jìn)展（由于物理層章節(jié)篇幅過長，本書將其分為三章：汽車環(huán)境、汽車物理層技術(shù)和汽車以太網(wǎng)及其供電）。我們還增加了對第二層以上的協(xié)議部分的介紹。這部分有一些改變，正是由于這部分使網(wǎng)絡(luò)能夠支持分布式計算，并探索不同的電子電氣架構(gòu)的選擇。
此外，我們還添加了十項(xiàng)重要的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。這些不僅來自我們自己在寶馬公司的經(jīng)歷，也來自我們對整個行業(yè)的觀察。當(dāng)托馬斯離開寶馬公司并加入 Technica Engineering時，我們很幸運(yùn)可以從一種更廣泛的視角去分享具有一般性的基礎(chǔ)理念。我們確信，這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)會對那些仍在探索汽車以太網(wǎng)潛力的人以及那些正在被某些問題困擾的人產(chǎn)生巨大影響。
與每一項(xiàng)新技術(shù)一樣，找到最合適的方式來施行一項(xiàng)技術(shù)需要時間和經(jīng)驗(yàn)。汽車以太網(wǎng)提供了很多選擇，汽車制造商必須找到最適合自己的一條路徑。這也是我們非常期待的過程�？傮w來說，我們要感謝所有一直在推動汽車以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的人。對于第3版，我們要感謝所有回答了寫作過程中出現(xiàn)的微小但又重要問題的人。我們要特別感謝：
皮爾吉奧吉奧·貝魯托（Piergiorgio Beruto），卡諾瓦科技（Canovatech）。沒有皮爾吉奧吉奧的幫助，IEEE 10BASE-T1S 標(biāo)準(zhǔn)不會像現(xiàn)在這樣具有開創(chuàng)性。他審核了本書的100BASE-T1S相關(guān)章節(jié)并提供了可行的背景信息。
斯蒂芬妮·喬拉孔（Stefany Chourakorn），寶馬（BMW）。作為 IEEE 10BASE-T1S 的新使用者，她能夠指出我們遺漏的一些內(nèi)容，這些內(nèi)容對理解該技術(shù)是非常有幫助的。
布賴恩·彼得森（Brian Petersen），埃瑟諾維亞（Ethernovia），校對了整本書。他基于他的背景知識，修改了一些不準(zhǔn)確的地方，并從網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā)提出了新的見解。讀者將從他的修正部分中受益匪淺（包括那些與英語相關(guān)的）。
拉斯·沃爾克（Lars Vlker），Technica Engineering。拉斯是汽車以太網(wǎng)的關(guān)鍵人物和早期貢獻(xiàn)者之一，他也是發(fā)明SOME/IP(-SD)的關(guān)鍵人物之一。SOME/IP是汽車以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，增加了汽車以太網(wǎng)作為車載網(wǎng)絡(luò)的適用性，因?yàn)樗诂F(xiàn)有的汽車網(wǎng)絡(luò)中融合了現(xiàn)代通信標(biāo)準(zhǔn)。感謝拉斯對第7章的貢獻(xiàn)，尤其是安全部分的修正。
喬治·齊默曼（George Zimmerman），CMS咨詢公司（CMS consulting）。他審核了多GB ASE-T1（MultiGBASE-T1）和節(jié)能以太網(wǎng)部分，并提供了有關(guān)這兩個部分可行性的背景信息。
赫爾吉·津納（Helge Zinner），大陸集團(tuán)（Continental）。赫爾吉不僅審核了完整的協(xié)議章節(jié)，而且還做了很多有助于構(gòu)建新 TSN 規(guī)范的基礎(chǔ)工作。
最后，我本人，克爾斯滕（Kirsten），要感謝寶馬公司對本書的支持，并讓我有機(jī)會有所作為。也感謝現(xiàn)任 Technica Engineering 的技術(shù)總監(jiān)托馬斯一直以來為本書做出的貢獻(xiàn)。

第3版前言
第2版前言
第1版前言
譯者序
縮略語
時間線
第1章以太網(wǎng)簡史（基于一個汽車
制造商的角度）1
1.1話說從頭1
1.2以太網(wǎng)的含義4
1.2.1IEEE以太網(wǎng)4
1.2.2電信以太網(wǎng)7
1.2.3工業(yè)自動化以太網(wǎng)10
1.2.4航空以太網(wǎng)14
1.2.5汽車以太網(wǎng)16
1.3市場對比17
備注20
參考文獻(xiàn)22
第2章車載網(wǎng)簡史30
2.1車載網(wǎng)的作用30
2.2傳統(tǒng)的車載網(wǎng)32
2.2.1早期的車載網(wǎng)33
2.2.2控制器局域網(wǎng)（CAN）34
2.2.3局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）39
2.2.4面向媒體的系統(tǒng)
傳輸（MOST）41
2.2.5FlexRay45
2.2.6像素鏈接49
2.2.7消費(fèi)鏈接52
2.2.8趨勢和結(jié)局53
2.3車載網(wǎng)的責(zé)任55
2.3.1汽車制造商與供應(yīng)商之間關(guān)
系的作用55
2.3.2汽車制造商之間關(guān)系的
作用58
備注61
參考文獻(xiàn)63
第3章汽車以太網(wǎng)簡史68
3.1第一個用例：編程和軟件更新68
3.1.1架構(gòu)的挑戰(zhàn)68
3.1.2潛在汽車接口技術(shù)69
3.1.3解決方案：100BASE-TX
以太網(wǎng)71
3.2第二個用例：私有應(yīng)用連接75
3.3突破：車用UTSP以太網(wǎng)76
3.4寶馬內(nèi)部接受UTSP以太網(wǎng)78
3.4.1終將是另一個車載網(wǎng)技術(shù)78
3.4.2適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)應(yīng)用79
3.4.3汽車以太網(wǎng)在寶馬的未來81
3.5一項(xiàng)新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)框架82
3.5.1從專有解決方案到公開的
標(biāo)準(zhǔn)83
3.5.2在IEEE塑造未來85
3.5.3支持的架構(gòu)和組織86
3.6以太網(wǎng)在產(chǎn)業(yè)范圍內(nèi)的接受度88
備注90
參考文獻(xiàn)93
第4章汽車環(huán)境98
4.1電磁兼容性（EMC）98
4.1.1電磁干擾的耦合機(jī)制99
4.1.2EMC標(biāo)準(zhǔn)101
4.1.3EMC測試102
4.1.4EMC干擾源104
4.1.5靜電放電(ESD)105
4.2汽車通信信道107
4.2.1信道框架107
4.2.2信道參數(shù)108
4.3質(zhì)量保證111
4.3.1汽車半導(dǎo)體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)111
4.3.2汽車以太網(wǎng)的共模扼流圈質(zhì)量
標(biāo)準(zhǔn)114
備注115
參考文獻(xiàn)117
第5章汽車物理層技術(shù)120
5.1汽車以太網(wǎng)信道121
5.1.1100BASE-T1信道121
5.1.21000BASE-T1信道125
5.1.310BASE-T1（S）信道130
5.1.42.5Gbit/s、5Gbit/s和10Gbit/s的
MultiGBASE-T1信道132
5.1.5超10Gbit/s信道134
5.2100Mbit/s以太網(wǎng)PHY技術(shù)134
5.2.1100BASE-T1134
5.2.2100BASE-TX的100Mbit/s156
5.2.3基于MII（介質(zhì)獨(dú)立接口）的
100Mbit/s以太網(wǎng)157
5.31Gbit/s以太網(wǎng)PHY技術(shù)159
5.3.11000BASE-T1技術(shù)介紹159
5.3.21000BASE-RH綜述166
5.410Mbit/s以太網(wǎng)PHY技術(shù)169
5.4.110BASE-T1S背景169
5.4.210BASE-T1S PHY 技術(shù)169
5.4.310BASE-T1S 多點(diǎn)技術(shù)176
5.52.5Gbit/s、5Gbit/s和10Gbit/s
技術(shù)185
5.5.1MultiGBASE-T1背景185
5.5.2MultiGBASE-T1技術(shù)186
5.6其他數(shù)據(jù)速率技術(shù)191
備注192
參考文獻(xiàn)196
第6章汽車以太網(wǎng)及其供電204
6.1供電網(wǎng)絡(luò)205
6.2通過減重節(jié)電207
6.2.1PoDL（Power over Data
Line）208
6.2.2通過電源線傳輸數(shù)據(jù)209
6.3通過降低電力消耗節(jié)電210
6.3.1在車內(nèi)應(yīng)用高效節(jié)能
以太網(wǎng)（EEE）210
6.3.2喚醒與休眠212
備注216
參考文獻(xiàn)217
第7章汽車以太網(wǎng)中的協(xié)議221
7.1服務(wù)質(zhì)量（QoS）、音視頻橋（AVB）
和時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）221
7.1.1AVB引入以太網(wǎng)222
7.1.2音視頻橋（AVB）
應(yīng)用實(shí)例223
7.1.3第一代AVB協(xié)議及其在
汽車中的應(yīng)用227
7.1.4時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）中的安全
關(guān)鍵控制信息237
7.2交換機(jī)與虛擬LAN（VLAN）244
7.2.1交換魯棒性244
7.2.2VLAN245
7.2.3其他交換機(jī)配置246
7.3因特網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol）247
7.3.1靜態(tài)地址和動態(tài)地址248
7.3.2IPv4 與 IPv6249
7.3.3路由與交換250
7.4中間件與SOME/IP251
7.4.1中間件的定義251
7.4.2SOME/IP的歷史252
7.4.3SOME/IP的特點(diǎn)253
7.4.4服務(wù)發(fā)現(xiàn)（SD）256
7.5網(wǎng)絡(luò)安全258
7.5.1汽車行業(yè)的安全需求259
7.5.2攻擊向量（Attack Vectors）
概述259
7.5.3網(wǎng)絡(luò)安全解決方案與機(jī)制261
備注266
參考文獻(xiàn)271
第8章以太網(wǎng)技術(shù)在汽車中的
發(fā)展280
8.1系統(tǒng)開發(fā)過程概要280
8.2軟件設(shè)計282
8.3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)284
8.3.1電子電氣架構(gòu)相關(guān)要求284
8.3.2電子電氣架構(gòu)相關(guān)選擇287
8.4測試與認(rèn)證295
8.4.1工具296
8.4.2測試概念、測試機(jī)構(gòu)與
測試套件2988.5功能安全與以太網(wǎng)299
8.6經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)303
備注306
參考文獻(xiàn)307
第9章展望310
備注316
參考文獻(xiàn)317

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