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

Taxi bay chạy điện - Phương tiện bay chỉ có trên phim sắp thành hiện thực

Taxi bay chạy điện - Phương tiện bay chỉ có trên phim sắp thành hiện thực

Toyota chính thức 'chào sân' Veloz Cross và Avanza Premio

Toyota chính thức 'chào sân' Veloz Cross và Avanza Premio

Ford Everest - mới ra mắt tiếp tục được nâng cấp

Ford Everest - mới ra mắt tiếp tục được nâng cấp

Ford Territory thế hệ mới, tín hiệu khả quan từ thị trường

Ford Territory thế hệ mới, tín hiệu khả quan từ thị trường

Dat Bike ra mắt Weaver++

Dat Bike ra mắt Weaver++

Toyota bZ4X - Khả năng vận hành không như công bố

Toyota bZ4X - Khả năng vận hành không như công bố

PVOIL VOC 2022 – Ấn tượng mùa của những kỷ lục mới

PVOIL VOC 2022 – Ấn tượng mùa của những kỷ lục mới

PVOIL VOC 2022 khởi động hành trình đi tìm những những nhà vô địch của mùa giải

PVOIL VOC 2022 khởi động hành trình đi tìm những những nhà vô địch của mùa giải

PVOIL VOC 2022 khởi tranh hấp dẫn với các bài thi hoàn toàn mới

PVOIL VOC 2022 khởi tranh hấp dẫn với các bài thi hoàn toàn mới

Siêu xe 296GTB lần đầu tiên xuất hiện tại Hà Nội

Siêu xe 296GTB lần đầu tiên xuất hiện tại Hà Nội

Toyota “diễn sâu” tại VMS 2022

Toyota “diễn sâu” tại VMS 2022

VMS 2022 - Trở lại đầy hứng khởi

VMS 2022 - Trở lại đầy hứng khởi

Tin mới cập nhật

Những STT, lời chúc hay và ý nghĩa cho Xuân Quý Mão 2023

Những STT, lời chúc hay và ý nghĩa cho Xuân Quý Mão 2023

Công nghệ thân thiện với môi trường giúp cuộc sống phát triển bền vững

Công nghệ thân thiện với môi trường giúp cuộc sống phát triển bền vững

Nâng tỉ lệ bồi thường bảo hiểm bắt buộc cho xe máy để tăng cường an sinh

Nâng tỉ lệ bồi thường bảo hiểm bắt buộc cho xe máy để tăng cường an sinh

Phương pháp mới phát hiện tự kỷ ra sao?

Phương pháp mới phát hiện tự kỷ ra sao?

Dự báo công nghệ năm 2023 của Keysight - Kiến giải từ hãng đo lường và kiểm thử hàng đầu thị trường (phần 2)

Dự báo công nghệ năm 2023 của Keysight - Kiến giải từ hãng đo lường và kiểm thử hàng đầu thị trường (phần 2)

ZaloPay đã chính thức hiện diện trên ứng dụng Grab

ZaloPay đã chính thức hiện diện trên ứng dụng Grab

"Tết trao yêu thương - Nhẹ vốn đậm lời”

"Tết trao yêu thương - Nhẹ vốn đậm lời”

Ảo hoá trải nghiệm - Cuộc đua mới của ngành công nghiệp ô tô toàn cầu

Ảo hoá trải nghiệm - Cuộc đua mới của ngành công nghiệp ô tô toàn cầu

Tấn công mạng trong năm 2022 có mức độ nghiêm trọng chưa từng có

Tấn công mạng trong năm 2022 có mức độ nghiêm trọng chưa từng có

Chợ 4.0 - Chuyển đổi số từ những nhân tố đời thường nhất ở Cần Thơ

Chợ 4.0 - Chuyển đổi số từ những nhân tố đời thường nhất ở Cần Thơ

Quy chuẩn trụ sạc xe điện - Cơ sở cho thị trường xe điện phát triển

Quy chuẩn trụ sạc xe điện - Cơ sở cho thị trường xe điện phát triển

Thúc đẩy hình thành ngành Hoạnh định tài chính cá nhân Việt Nam

Thúc đẩy hình thành ngành Hoạnh định tài chính cá nhân Việt Nam

Tin đọc nhiều

Giải đáp những ký hiệu cảnh báo trên ô tô

Giải đáp những ký hiệu cảnh báo trên ô tô

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

Lái xe an toàn: Sử dụng điều hoà ô tô sai cách gây ảnh hưởng sức khỏe

Lái xe an toàn: Sử dụng điều hoà ô tô sai cách gây ảnh hưởng sức khỏe

Concept Hongqi S9 Hypercar và Hongqi E115 SUV đến từ Trung Quốc "quậy tung" Frankfurt Motor Show 2019.

Concept Hongqi S9 Hypercar và Hongqi E115 SUV đến từ Trung Quốc "quậy tung" Frankfurt Motor Show 2019.

Xe tự lái theo phân cấp của Hiệp hội Kỹ sư Ôtô (SAE) có mấy cấp độ?

Xe tự lái theo phân cấp của Hiệp hội Kỹ sư Ôtô (SAE) có mấy cấp độ?

Chi tiết lịch thi đấu giải đua xe ô tô địa hình Việt Nam (PVOIL CUP 2019)

Chi tiết lịch thi đấu giải đua xe ô tô địa hình Việt Nam (PVOIL CUP 2019)

Ra mắt SUV tầm trung Nissan Terra 2020, cập nhật công nghệ

Ra mắt SUV tầm trung Nissan Terra 2020, cập nhật công nghệ

Drako Motors: Siêu xe điện có giá triệu đô vẫn phải “nhái” kiểu dáng của hãng khác

Drako Motors: Siêu xe điện có giá triệu đô vẫn phải “nhái” kiểu dáng của hãng khác

Cuộc cạnh tranh giữa Honda Winner X với Yamaha Exciter RC ngày càng khốc liệt

Cuộc cạnh tranh giữa Honda Winner X với Yamaha Exciter RC ngày càng khốc liệt

HONDA CB150R ExMotion: Có xứng đáng 105 triệu đồng?

HONDA CB150R ExMotion: Có xứng đáng 105 triệu đồng?

Video xem nhiều

Đại học Miami tạo ra cảm biến chất lượng không khí phát hiện Covid-19

Đại học Miami tạo ra cảm biến chất lượng không khí phát hiện Covid-19

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

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Làm thế nào để nâng cao tương tác giữa loa và phòng nghe hiệu quả

Làm thế nào để nâng cao tương tác giữa loa và phòng nghe hiệu quả

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

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?

Bàn về tầm nhìn và các trụ cột của công nghệ thông tin di động 6G
04/03/2022
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
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
Chống thất thu thuế là thách thức lớn đối với nền kinh tế số
29/04/2020
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