驱动下一代E/E架构的神经脉络进化—10BASE-T1S

发布时间：

2025-08-06 11:18

汽车电子电气架构的演进正经历一场深刻的变革，“中央计算单元+区域控制器”的架构模式已成为当前主流车型平台发展的明确方向。这种从传统的“功能域”（Domain）架构向“区域”（Zonal）架构的转型升级，旨在实现更高的集成度、更灵活的部署以及更优的成本控制，代表了智能汽车发展的前沿趋势。然而，任何重大的技术范式转移都伴随着挑战。经过近一两年的工程实践落地，行业逐渐发现，在享受新架构优势的同时，也普遍面临着一些亟待解决的共性问题，其中网络延时增大和系统稳定性不足尤为突出。

为什么新架构下延时和稳定性成为痛点？背后的原因是多方面的，但以下两点较为明显。

信号传输路径的“长途跋涉”

这是导致延时增加的核心因素之一。在传统的Domain架构中，功能模块相对集中，相关信号的输入、处理和输出往往在同一个域控制器内或邻近域之间完成，路径相对直接。而切换到Zonal架构后，物理布局按车辆区域划分，功能逻辑却可能跨越多个区域。一个简单的信号（如某个开关输入），可能需要先被所在区域的区域控制器采集，然后跨区域传输到中央计算单元进行处理或决策，处理结果再可能传回原区域或另一个区域的控制器执行输出。这种“物理分散、逻辑集中”的特性，使得信号需要经过更多的网络节点（控制器）和更长的物理链路进行“接力”，如果边缘节点基于CANFD通信，端到端（End-to-End）通信链条需要CAN->Ethernet->Ethernet->CAN，传输路径显著拉长，再加上CAN-Ethernet的转发/转换处理，不可避免地引入了更高的通信延迟。复杂的网络拓扑也增加了联调的难度和不确定性。

通信范式转变

这是影响系统稳定性的因素之一。Zonal架构通常伴随着通信方式的升级，从传统的基于信号（Signal-Oriented）的CAN/LIN总线，向基于服务（Service-Oriented）的以太网通信（如SOME/IP）演进。除了新的技术从引入到成熟需要时间沉淀之外，服务处理的过程以及从信号到服务（Signal to Service）转换的过程中，当网络负载较高或服务调用频繁时，算力开销会显著增加，可能导致控制器处理能力饱和，进而引发消息处理延迟、丢包，甚至系统级的不稳定现象（如响应迟缓、功能偶发失效等）。

为解决该问题，行业内采取了多种做法，例如优化功能分配策略、提升中间件效率、利用通信硬件模块加速数据传输，以及优化通信协议。

除了以上方式，行业内也有OEM将CANFD换为车载10Mbps以太网来尽量减少这样的问题发生。基于10BASE-T1S的边缘节点与车内的主干网100BASE-T1/1000BASE-T1节点基于2层交换机进行数据转发，降低端到端的整体延时，不需要由中间节点进行signal to service的转换，降低算力消耗并减少不稳定性。

10BASE-T1S具备以下特点：

基于一对双绞线传输，半双工方式
总线型拓扑，无交换机
以太网协议族，上层协议统一
可使用物理层冲突避免机制PLCA（Physical Layer Collision Avoidance）提高系统确定性、可靠性及带宽利用率
可使用OA 3-PIN PMD收发器，进一步降低使用成本、降低PCB面积

随着“中央+区域”架构的演进，10BASE-T1S凭借其独特优势，将成为驱动下一代汽车电子电气（E/E）架构“神经系统”进化的关键技术。作为车载网络技术的探索者，经纬(古天乐代言)官方网站已携手多家OEM厂商，深入开展了10BASE-T1S协议的研究与应用实践。我们构建了一套涵盖网络设计、DEMO系统开发、测试及验证等环节的完整10BASE-T1S系统架构设计与验证方法论，并依托丰富的实践经验，致力于为客户提供从设计到验证的全链路解决方案。