Tiêu chuẩn mạng trong xe - Sự lựa chọn phức tạp giữa Ethernet, SERDES hay cả hai

Phạm Anh
15/06/2021 15:33
D

Khi xu thế phát triển của xe tự lái ngày càng tiến xa nhờ sự phát triển của công nghệ thì việc lựa chọn phương thức kết nối giữa các phương tiên với nhau trong tổng thể vận hành của cả hệ thống đang khiến các nhà sản xuất cũng như phát triển đứng giữa ngã 3 của lựa chọn giữa Ethernet, SERDES hay cả hai.

Trong hệ thống dây dẫn của những chiếc ô tô trong thập kỷ 1960 như chiếc Hillman Hunter, của Công ty Hillman Motor Car Company, có trụ sở tại Coventry, Anh quốc chế tạo, chỉ có khoảng 50 sợi dây dẫn, với tổng chiều dài khoảng 33 mét.

Từ Chiếc xe hiệu Hillman Hunter được sản xuất những năm 60 của thế kỷ trước. Nguồn: unsplash.com

Hãy so sánh con số này với những chiếc ô tô hiện đại. Những chiếc xe hiện đại này có tới hơn 1500 dây dẫn, với tổng chiều dài có thể lên tới gần 2,4 km và trọng lượng hơn 50 kg. Trọng lượng của bộ dây dẫn có thể còn tiếp tục tăng.

Các nhà sản xuất ô tô tuyên bố rằng trọng lượng của hệ thống dây dẫn tăng khoảng 30% sau một lần thay đổi thiết kế mẫu xe, cùng với việc ứng dụng các công nghệ tự lái.

Do đó, liệu chúng ta có nên thống nhất sử dụng một tiêu chuẩn mạng giao tiếp trên xe ô tô?

Yêu cầu về băng thông đối với mạng giao tiếp trên xe tô tô (IVN) tương lai

Các yêu cầu đối với mạng giao tiếp trên ô tô (IVN) bao gồm băng thông cao, độ trễ thấp và độ tin cậy cao để có thể hoạt động trong môi trường vận hành khắc nghiệt của ô tô.

Trong những năm qua, đã có nhiều công nghệ như tương tự, mạng điều khiển (CAN), FlexRay, mạng liên kết cục bộ (LIN), báo hiệu chênh lệch điện áp thấp (LVDS) và công nghệ hệ thống đa phương tiện trên xe (MOST) đã được sử dụng cho mạng giao tiếp trên xe ô tô IVN.

Và đến mô hình hệ thống của các phương tiện hiện đại ngày nay

Các mô hình mạng giao tiếp trên xe ô tô hiện đại.

Tuy nhiên, các công nghệ cũ này không thể hỗ trợ được các yêu cầu về băng thông của thế hệ ứng dụng tiếp theo; hơn nữa, một số công nghệ là công nghệ độc quyền và chi phí cao. Để hiểu rõ hơn về các yêu cầu băng thông, hãy ghi nhớ cách tính gần đúng tốc độ bit của luồng video như sau:

• Kích thước khung hình = Độ phân giải x Độ sâu màu

• Tốc độ bit = Kích thước khung hình x Tốc độ khung hình

Vì vậy, để truyền tín hiệu từ camera của Hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS), quay hình ảnh với độ phân giải 1080p với độ sâu màu 24-bit và truyền ở tốc độ 30 khung hình / giây, tốc độ bit cần hỗ trợ là:

• Kích thước khung hình = 1920 x 1080 x 24 = 49,766,400

• Tốc độ bit = 49.766.400 x 30 = 1493 Mb/giây

Bảng dưới đây cho thấy khối lượng dữ liệu điển hình phát sinh từ các bộ cảm biến khác nhau được sử dụng cho quá trình lái xe tự động:

CẢM BIẾN DỮ LIỆUCẢM BIẾN
Camera500-3500 Mb/giây
LiDAR20-100 Mb/giây
Radar0,1-15 Mb/giây
Siêu âm0,01 Mbps

Nhiều tiêu chuẩn IVN cùng cạnh tranh

AUTOMOTIVE ETHERNET: Automotive Ethernet được coi là công nghệ thay thế cho các công nghệ IVN cũ, hầu hết các loại ô tô ngày nay đều được trang bị 100BASE-T (100 Mbps).

Các nhà sản xuất sử dụng công nghệ này cho các mục tiêu khác nhau - ví dụ, Hyundai sử dụng cho hệ thống thông tin giải trí, trong khi Volkswagen sử dụng cho kết nối ADAS. Vào các năm 2019 và 2020, tiêu chuẩn này được bổ sung thêm tốc độ thấp (10 Mbps) và tốc độ multigigabit.

Tiêu chuẩn 802.3ch mới nhất cung cấp tốc độ dữ liệu 2,5 Gbps, 5 và 10 Gbps đã được hoàn thành đầu năm 2020. Ngoài ra, một nhóm công tác mới, nhóm IEEE 802.3cy, đã bắt đầu hoạt động vào năm 2020 để phát triển giao thức vật lý cho giao tiếp trên xe với các tốc độ 25, 50 và 100 Gbps.

SERDES (ASA): Một tiêu chuẩn khác cho IVN dựa trên giao thức serializer/deserializer (SERDES). Liên minh Automotive SerDes được BMW, Broadcom, Continental, Fraunhofer, Marvell và NXP thành lập vào năm 2019 để tiêu chuẩn hóa SERDES.

Hiện tại có 36 thành viên, liên minh này được tạo ra để mở rộng hệ sinh thái vượt ra ngoài các giải pháp SERDES độc quyền trên thị trường hiện nay, chẳng hạn như giải pháp FPD-Link của Texas Instruments, giải pháp GMSL của Maxim Integrated và giải pháp Apix của Inova Semiconductor. Tiêu chuẩn mới có thể cung cấp băng thông từ 3,6 đến 13 Gbps qua khoảng cách tối đa 15 mét.

SERDES (MIPI A-PHY): Vào tháng 11/2020, Liên minh MIPI đã phát hành thông số kỹ thuật ô tô A-PHY v1.0 SERDES PHY. Thông số kỹ thuật này cho phép truyền dữ liệu không đối xứng trong các cấu hình liên kết điểm đối điểm hoặc chuỗi, với khả năng cấp nguồn qua giao thức được cung cấp theo tùy chọn.

Tốc độ dữ liệu bằng 16 Gbps với lộ trình nâng lên 48 Gbps tốc độ đường xuống và 200 Mbps tốc độ đường lên; độ trễ thấp (6 micro giây) và khoảng cách truyền 15 mét.

Ứng dụng chính của công nghệ này là kết nối các cảm biến với bộ xử lý tín hiệu hình ảnh trong bộ điều khiển điện tử (ECU), và bộ xử lý tín hiệu đồ họa trong ECU với màn hình.

IVN Ethernet hay SERDES?

Một số nhà sản xuất ô tô và nhà cung cấp Cấp 1 cho rằng trong một vài năm đầu cả hai tiêu chuẩn có thể cùng được sử dụng. Tuy nhiên, trong tương lai xa hơn, tiêu chuẩn Automotive Ethernet với tốc độ dữ liệu lên đến 100 Gbps sẽ thay thế tất cả công nghệ khác.

Tuy nhiên, bà Kirsten Matheus, kỹ sư tại BMW, lại có quan điểm hơi khác. Bà cho rằng công nghệ SERDES là cần thiết và phù hợp cho các kết nối cảm biến ADAS để truyền dữ liệu bất đối xứng theo hình thức điểm đối điểm; còn Ethernet là một công nghệ mạng phù hợp với các ứng dụng ô tô khác.

Quan điểm của bà Kirsten cần được xem xét đánh giá một cách nghiêm túc, vì bà có vai trò quan trọng trong việc tiêu chuẩn hóa Automotive Ethernet. (Nguồn: Khởi động Liên minh Automotive SerDes, tháng 5 năm 2019, Salt Lake City).

Các nhà sản xuất OEM ô tô đang trong quá trình hoàn thiện lộ trình IVN có thể áp dụng một trong hai chiến lược dưới đây:

Chiến lược phòng ngừa rủi ro: triển khai cả hai Tiêu chuẩn IVN - cho đến khi các yêu cầu của ADAS đối với việc lái xe Cấp độ 3-5 được quy định rõ ràng hơn. Nhược điểm của cách tiếp cận này là có thể phải sử dụng thiết bị gateway để diễn dịch dữ liệu qua lại các miền/vùng khác nhau, làm tăng chi phí cũng như trọng lượng của hệ thống dây dẫn.

Chiến lược kỹ thuật: thiết kế để giải quyết nhu cầu kết nối điểm đối điểm tốc độ cao bằng cách tăng cường xử lý và nén dữ liệu tại từng thiết bị cảm biến. Nhược điểm của cách tiếp cận này là chi phí cho các bộ cảm biến tăng và phải giải quyết vấn đề tản nhiệt khi các thiết bị cảm biến phải xử lý nhiều dữ liệu hơn.

Đo kiểm IVN

Những phép đo quan trọng trong đo kiểm IVN là đo máy phát, đo máy thu và đo hiệu năng kênh. Khi phải thực hiện hàng trăm phép đo, ngoài các thông số kỹ thuật như băng thông, tốc độ lấy mẫu và độ phân giải tín hiệu, các kỹ sư ô tô còn cần có một phần mềm đo kiểm hợp chuẩn tự động có khả năng giải thích các thông số kỹ thuật, cho ra các kết quả có thể lặp lại, có chức năng hướng dẫn thiết lập với GUI thân thiện với người dùng và tạo báo cáo.

Việc đo kiểm máy phát chủ yếu được thực hiện bằng máy hiện sóng để đảm bảo tín hiệu được gửi đi không gây nhiễu; trong khi đó bộ kích tín hiệu hoặc bộ dạng sóng tùy ý được sử dụng để xác minh máy thu có thể việc phát hiện chính xác tín hiệu đầu vào.

Các phép đo trở kháng và suy hao phản xạ là các phép đo quan trọng trong miền thời gian và miền tần số để đảm bảo hiệu năng đáng tin cậy của hệ thống và để chẩn đoán các vấn đề về tính toàn vẹn của tín hiệu.

Kết luận

Ngành công nghiệp ô tô đã trải qua một chặng đường dài kể từ khi mẫu xe Hillman Hunter ra đời. Những tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực phương tiện vận tải tự lái và được kết nối tạo ra những khó khăn thách thức mới cho mạng giao tiếp trên xe ô tô (IVN).

Các loại cảm biến, điều khiển và giao diện đa dạng cần thiết cho ADAS và các tính năng thông tin giải trí mới đòi hỏi kết nối băng thông tốc độ cao – tốc độ mà các mạng giao tiếp truyền thống như CAN, MOST và FlexRay không thể đáp ứng.

Các tiêu chuẩn mới như Automotive Ethernet và SERDES, với khả năng truyền dữ liệu nhanh hơn, đã được ra đời để thỏa mãn nhu cầu của các phương tiện vận tải được kết nối trong tương lai.

Ông Alan A. Varghese chịu trách nhiệm về công nghệ ô tô và tiếp thị tại Keysight Technologies.

Trước khi gia nhập Keysight, ông Alan từng là nhà phân tích công nghệ và công nghiệp trong các thị trường công nghệ vô tuyến, IoT, ô tô, chất bán dẫn, cáp và quang học, hình ảnh và video, trí tuệ nhân tạo và máy học.

Các hoạt động của ông bao gồm: tư vấn cho các công ty về chiến lược và lộ trình, nghiên cứu thị trường/công nghệ chuyên biệt, phân tích SWOT và mô hình kinh doanh.

Ông khởi đầu sự nghiệp của mình trên cương vị kỹ sư xử lý tín hiệu số cho modem điện thoại. Ông bằng MSEE chuyên ngành thông tin vô tuyến và xử lý tín hiệu số của Đại học Bách khoa Rensselaer, Troy, New York.

Theo Tạp chí Điện tử

Bình luận

Tối thiểu 10 chữ Tiếng việt có dấu Không chứa liên kết

Gửi bình luận

Tin cùng chuyên mục

'Độ' điện cho động cơ đốt trong - Cơ hội để các 'siêu xe vang bóng một thời' lăn bánh trở lại

'Độ' điện cho động cơ đốt trong - Cơ hội để các 'siêu xe vang bóng một thời' lăn bánh trở lại

Lái xe an toàn: Kinh nghiệm lái xe an toàn vào ban đêm

Lái xe an toàn: Kinh nghiệm lái xe an toàn vào ban đêm

Giải đáp những ký hiệu cảnh báo trên ô tô

Giải đáp những ký hiệu cảnh báo trên ô tô

PVOil VOC Cup 2021: Đường đua mới - Thử thách mới

PVOil VOC Cup 2021: Đường đua mới - Thử thách mới

Cuộc đua ra thị trường của ô tô điện

Cuộc đua ra thị trường của ô tô điện

Thanh niên Đắk Lắk chia tay 'siêu bò' Lamborghini chỉ sau 2 tháng 'bén duyên' vì tốn xăng

Thanh niên Đắk Lắk chia tay 'siêu bò' Lamborghini chỉ sau 2 tháng 'bén duyên' vì tốn xăng

Không thể thể sử dụng xe Tesla trong nhiều giờ vì lỗi kết nối tới máy chủ

Không thể thể sử dụng xe Tesla trong nhiều giờ vì lỗi kết nối tới máy chủ

Apple tự sản xuất chip cho xe tự lái cho xe ô tô

Apple tự sản xuất chip cho xe tự lái cho xe ô tô

GM thiết kế lại bảng vi mạch để ứng phó với tình trạng khủng hoảng chip

GM thiết kế lại bảng vi mạch để ứng phó với tình trạng khủng hoảng chip

Malaysia không cho phép triển khai dịch vụ xe ôm công nghệ

Malaysia không cho phép triển khai dịch vụ xe ôm công nghệ

Isuzu bắt đầu sản xuất xe tải điện tử năm 2022

Isuzu bắt đầu sản xuất xe tải điện tử năm 2022

Tại sao Toyota quyết không từ bỏ xe động cơ đốt trong?

Tại sao Toyota quyết không từ bỏ xe động cơ đốt trong?

Tin mới cập nhật

Dự báo chứng khoán tuần tới: Thị trường tiếp tục lao dốc

Dự báo chứng khoán tuần tới: Thị trường tiếp tục lao dốc

Khởi động cuộc thi 'Giọng ca vàng doanh nhân Happy Women 2021'

Khởi động cuộc thi 'Giọng ca vàng doanh nhân Happy Women 2021'

Hà Nội: Tăng cường các biện pháp đảm bảo an toàn bệnh viện và nhân viên y tế

Hà Nội: Tăng cường các biện pháp đảm bảo an toàn bệnh viện và nhân viên y tế

Kịch bản chi tiết ứng phó với tình hình dịch COVID-19 khi đón học sinh trở lại trường từ 6/12

Kịch bản chi tiết ứng phó với tình hình dịch COVID-19 khi đón học sinh trở lại trường từ 6/12

Dự báo giá vàng tuần tới: Tiếp đà đi lên

Dự báo giá vàng tuần tới: Tiếp đà đi lên

190 ứng dụng có chứa mã độc trên Huawei AppGallery

190 ứng dụng có chứa mã độc trên Huawei AppGallery

Họa sĩ Lâm Tráng đam mê với những dự án vẽ tranh thiện nguyện

Họa sĩ Lâm Tráng đam mê với những dự án vẽ tranh thiện nguyện

Thù lao 200 nghìn USD cho người đồng ý để robot ;mượn' khuôn mặt

Thù lao 200 nghìn USD cho người đồng ý để robot ;mượn' khuôn mặt

Người mắc biến thể Omicron được công nghệ giám sát chặt chẽ tại Israel

Người mắc biến thể Omicron được công nghệ giám sát chặt chẽ tại Israel

Hà Nội: Các cơ sở đào tạo cần đảm bảo an toàn dịch bệnh khi đón học sinh trở lại trường

Hà Nội: Các cơ sở đào tạo cần đảm bảo an toàn dịch bệnh khi đón học sinh trở lại trường

Tel Aviv - Thành phố đắt đỏ nhất thế giới

Tel Aviv - Thành phố đắt đỏ nhất thế giới

Omicron có thể gây tái nhiễm COVID-19 trong 90 ngày kể từ khi được chữa khỏi bệnh

Omicron có thể gây tái nhiễm COVID-19 trong 90 ngày kể từ khi được chữa khỏi bệnh

Tin đọc nhiều

Lái xe an toàn: Kinh nghiệm lái xe an toàn vào ban đêm

Lái xe an toàn: Kinh nghiệm lái xe an toàn vào ban đêm

Giải đáp những ký hiệu cảnh báo trên ô tô

Giải đáp những ký hiệu cảnh báo trên ô tô

PVOil VOC Cup 2021: Đường đua mới - Thử thách mới

PVOil VOC Cup 2021: Đường đua mới - Thử thách mới

Tại sao Toyota quyết không từ bỏ xe động cơ đốt trong?

Tại sao Toyota quyết không từ bỏ xe động cơ đốt trong?

Biển số xe ô tô đẹp - Ý nghĩa biển số xe phong thủy

Biển số xe ô tô đẹp - Ý nghĩa biển số xe phong thủy

Lái xe an toanf: Vào nhầm số lùi khi xe đang đi, gâyh ảnh hưởng gì

Lái xe an toanf: Vào nhầm số lùi khi xe đang đi, gâyh ảnh hưởng gì

BEIJING X7 có "làm nên chuyện" tại Việt Nam?

BEIJING X7 có "làm nên chuyện" tại Việt Nam?

Bảng giá xe Honda Vision mới nhất ngày 7/8

Bảng giá xe Honda Vision mới nhất ngày 7/8

Xe bán tải nào bị cấm lưu thông trong thành phố theo khung giờ

Xe bán tải nào bị cấm lưu thông trong thành phố theo khung giờ

Công nghệ động cơ diesel CRDI, CDI là gì?

Công nghệ động cơ diesel CRDI, CDI là gì?

Video xem nhiều

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Mazda2 2021 Collection ra mắt Thái Lan: Bản nâng cấp vượt trội về công nghệ

Mazda2 2021 Collection ra mắt Thái Lan: Bản nâng cấp vượt trội về công nghệ

Honda MSX 125 Grom 2021 mẫu xe côn tay phiên bản đường đua

Honda MSX 125 Grom 2021 mẫu xe côn tay phiên bản đường đua

Lộ diện siêu xe hypercar Czinger 21C tăng tốc 0-100km/h chưa tới 2 giây

Lộ diện siêu xe hypercar Czinger 21C tăng tốc 0-100km/h chưa tới 2 giây

Xiaomi ra mắt Mi 10 và Mi 10 Pro: chip Snapdragon 865 và camera 108MP

Xiaomi ra mắt Mi 10 và Mi 10 Pro: chip Snapdragon 865 và camera 108MP

5G - Mạng truyền tải di động tốc độ cao của tương lai

5G - Mạng truyền tải di động tốc độ cao của tương lai

Một ngày trải nghiệm giấc mơ trở thành tay đua F1 chuyên nghiệp ở Nhật Bản

Một ngày trải nghiệm giấc mơ trở thành tay đua F1 chuyên nghiệp ở Nhật Bản

Bắc Sơn mây hát

Bắc Sơn mây hát

Mặt nạ LG Derma LED mask - Thiết bị làm đẹp da cá nhân

Mặt nạ LG Derma LED mask - Thiết bị làm đẹp da cá nhân

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Những gì bạn muốn biết về 5G

Những gì bạn muốn biết về 5G

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

Chip xử lý A15 Bionic của Apple có gì mới
15/09/2021
Sex Education mùa 3 được Netflix công chiếu vào 17/9
14/09/2021
iPhone 13 không thay đổi nhiều về ngoại hình, camera được nâng cấp mạnh
13/09/2021
Cách xem trực tiếp sự kiện ra mắt iPhone 13 và Apple Watch 7
10/09/2021
VNEID của Bộ Công an khác các ứng dụng đang được vận hành?
10/09/2021
'Cái tôi' thời 4.0 và tính hai mặt của mạng xã hội
04/09/2021
'Muôn màu' cảm xúc của trẻ trong ngày khai giảng online
24/08/2021
Chủ tịch Chu Ngọc Anh giải toả 'ách tắc' về Giấy đi đường cho người dân Thủ đô
10/08/2021
Hà Nội: Người dân cần nhiều giấy tờ hơn là 'Giấy đi đường'
10/08/2021
Hàng loạt Macbook M1 tự dưng vỡ màn hình, Apple có đồng ý bảo hành?
02/08/2021
6 bộ phim hay nhất để xem trên VieON
29/01/2021
Bắc Ninh: Không ký kết triển khai dự án Owifi 5G với CSE Singapore
27/06/2020
Bị World Bank cấm dự thầu 7 năm, công ty Sao Bắc Đẩu thừa nhận sai sót
27/06/2020
Wefinex - Mô hình hoạt động đa cấp "đội lốt" đầu tài chính trên mạng internet
10/06/2020
Khai trừ MISA khỏi Câu lạc bộ Chữ ký số và Giao dịch điện tử Việt Nam
27/05/2020
Chuyển đổi số - Nên hiểu như thế nào cho đúng
25/05/2020
Cách chuyển tập tin sang máy tính mới
10/11/2019
VNPT, MobiFone, VTC sẽ hoàn thành cổ phần hóa trước năm 2021
20/08/2019
5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?
26/07/2019
Nhận diện hành vi lừa đảo trên không gian mạng
25/07/2019
Truyền hình OTT - Hướng đi mới của các “nhà Đài”
24/07/2019
Tiến sĩ Trần Văn Mạnh (Trung tâm Khuyến nông Quốc gia) đánh giá, việc phát triển sản xuất rau ứng dụng công nghệ cao nói riêng và sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao nói chung là hướng đi đúng, tạo động lực mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam.
Kinh nghiệm quá hữu ích. Cần phổ biến ngay cho các cháu nhỏ.
Chúc mừng ngày thành lập ngành Bưu điện Việt Nam
Bài viết rất hay và ý nghĩa về eKGIS và hội thảo CNTT. Cảm ơn tác giả
Tình yêu , cống hiến ,nổ lực đã vượt qua những trở ngại tưởng chừng như không bao giờ qua được. Chúc Mừng Con người Đẹp , chúng tôi luôn tự hào !
Giờ mình mới biết - Chúc mừng chúc mừng con người Đẹp
Một con người dùng cả một cuộc đời cho tình yêu thiên nhiên . Ông đã đóng góp cống hiến cho nghành thực vật học nước nhà bảo tồn phát triển những loài lan quí hiếm . Xin chúc ngài có một sinh nhật ngài ấm áp hạnh phúc bên người thân . Mong xã hội và trên toàn thế giới có nhiều người tâm huyết như ông . Xin chúc cho tình cảm hữu nghị giữa hai đất nước TL & VN luôn bền chặt và thắm thiết . VN luôn yêu quí các bạn !
Con này chắc không bằng con Netgear Orbi RBS40 đâu mình đã dùng thử và đã lắp đặt nhiều nhà , cơ quan, resort , văn phòng , showroom . Con netgear Orbi có app kiểm tra từ xa và loại đối tượng thông qua tắt ip đối tượng đó
Nhu cầu tuyển dụng tăng gấp đột biến 4 lần trong một thời gian ngắn điều đó phản ánh tỉ lệ thất nghiệp trong những tháng đầu năm là 3/4 do ảnh hưởng của đại dịch covid-19 đây là một điều đáng buồn, rồi các cử nhân, kỹ sư sẽ đi đâu về đâu trong giai đoạn bất ổn này. Để cân bằng lại có thể mất một thời gian dài.