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“十四五”车载以太网行业发展战略规划指导及优势企业市场竞争规模评估预测


1)以太网传输速率发展根据以太网联盟数据,基于铜介质的以太网技术从诞生至今历经了十兆以太网、百兆以太网、千兆以太网到万兆以太网的技术历程,目前规模应用的主流技术是802.3ab标准的千兆以太网。但随着无线网络应用设备的大量集中部署,以及实际接入速率已经可以达到1.3Gbps的IEEE802.11ac无线终端的商用,千兆以太网传输将逐步向更高速率更迭。

虽然升级到万兆以太网可以提供更高的网络带宽及传输速率,但是万兆网络端口需要配套Cat6/6a或以上线缆,在网络布线上会存在诸多不便,为响应市场对高速网络数据传输的发展需求,2016年IEEE协会正式发布了包含了2.5G/5G的两种传输速率规格的IEEE802.3bz标准。IEEE802.3bz标准明确定义了2.5G/5G以太网介质的访问控制(MAC)参数、物理层规范和管理通过2.5G/5G以太网传输的网络对象等内容。基于IEEE802.3bz标准的2.5G/5G以太网技术具备多方面优势特点,是目前基于双绞线的以太网技术重点发展方向之一。

 

2)车载以太网技术目前汽车总线技术以CAN总线为主,LIN总线为辅,CAN总线具有多主仲裁的特点,但是它在每个时间窗口里只能一个节点赢得控制权发送信息,其他节点都要变为接收节点,因此CAN总线只能实现半双工通讯,最高传输速度1Mbps40m)。随着以新能源汽车为代表的当代汽车以电动化、网联化、智能化、共享化为发展趋势,继续使用CAN总线连接不仅将造成汽车电子系统成本大增,更无法满足高性能处理器实时高速双向数据交互的需求。车载以太网使用单对非屏蔽电缆以及更小型紧凑的连接器,使用非屏蔽双绞线时可支持15m的传输距离(对于屏蔽双绞线可支持40m),同时车载以太网可通过使用回声抵消在单线对上实现双向通信,满足智能化时代对高带宽的需求。

车载以太网是在普通以太网的基础上,针对车内通信技术需求研发的一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术。随着汽车智能化发展,车载以太网技术有望率先应用于智能驾驶及智能座舱,并在未来实现对整车现有车内通信技术的逐步替代,是近年以太网技术发展的重要方向之一。车载以太网的物理层基于博通的BroadRReach技术并由OPEN联盟进行标准化。IEEE协会在此基础上发布了以下车载以太网标准。

中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国车载以太网行业市场全景调研分析及投资可行性研究预测报告

 

车载以太网在原以太网技术的基础上进行了一系列优化和改良使之更为贴合车内通信需求,具体如下:

 

3)时间敏感网络(TSN)技术标准的以太网具有开放性好、互操作性好的技术优势,但调度方式导致网络性能往往不能满足确定性和实时性的要求。

近年来,时间敏感网络(TSN)技术作为新一代以太网技术,因其符合标准的以太网架构,具有精准的流量调度能力,可以保证多种业务流量的共网高质量传输,兼具技术和成本优势,得以在音视频传输、工业、移动承载、车载网络等多个领域成为下一代网络承载技术的重要演进方向之一。

时间敏感网络主要在时间同步、流量调度以及互操作三个方面对以太网技术协议进行了优化升级,包括利用gPTP技术提升时间同步机制的性能,利用时间分片、抢占、流过滤等技术扩展流量调度手段,以及利用路径控制、冗余设备以及YANG模型等技术增强网络的互操作功能。目前标准的制定主要集中在基于标准以太网的基础共性标准以及结合应用场景的技术细化和升级两个方面。

时间敏感网络旨在为以太网协议建立“通用”的时间敏感机制,以确保网络数据传输的时间确定性,同时利用数据整形,确保无论发生链路故障、电缆断裂以及其他错误,均能强制实现可靠的通讯,确保关键流量的复本在网络中能以不相交集的路径进行传送,只保留首先到达目的地的任何封包,从而实现无缝冗余,达到超高的可靠性。

 

中金企信国际咨询专业编制《车载以太网项目可行性研究报告》为企业投融资、项目立项、银行贷款申请、批地申请等提供专业化优质服务。

(4)产业未来发展趋势分析:当前,世界各国正在经历着传统经济向数字经济的转型,数字经济的全面爆发使得网络传输芯片的重要性日益凸显,以太网通信已成为当前经济和社会发展中不可或缺的战略性基础设施。

1)5G和WIFI6建设推动以太网技术更新2019年,工信部正式发放5G商用牌照,标志着中国正式进入5G商用元年,运营商开始在一二线城市大规模部署5G基站,并带来了以智能手机为主的移动终端产品的更新。根据工信部公开数据,截至2020年底,我国已建设超70万个5G基站,5G终端连接数已超1.8亿。同时,2021年全国工业和信息化工作会议和三大运营商2021年工作会议在北京召开,宣布2021年我国将新建5G基站60万个以上,较2020年继续提速。5G商用正式启动,5G网络建设开始驶入“快车道”。随着5G网络的建设以及未来5G网络的全面普及,对于适用于5G承载网络的以太网芯片的市场需求也将快速提升。

2019年,WIFI6无线局域网标准发布,带来路由器的更新需求。WIFI6是第六代无线接入技术,适用于个人室内无线终端上网,具有传输速率高、系统简单、成本低等优点,目前WIFI6的单流带宽已经达到1201Mbps,最大带宽支持9.6Gbps,速度可以达到目前通用的Wi-Fi5的2.7倍,未来的应用领域广泛。IDC数据指出,WIFI6在2019年第三季度开始从一些主流厂商陆续登场,WIFI6路由器的产值预计将保持114%的复合增长率,并在2023年达到52.2亿美元。无线终端的速率提升除了要求无线接入点(AP)、接入控制器(AC)等无线设备支持更高的速率和性能,同时也要求以以太网为主干的骨干网络的汇聚和核心层设备提供充足的带宽资源。

5G及WIFI6等无线通讯技术的发展意味着汇聚层设备必须提供高密度的高速接口,来汇集接入设备的流量,将在极大程度上推动以太网技术的发展和更新。

2)物联网和人工智能发展推动以太网芯片需求增长近年来物联网和人工智能的迅速发展一方面催生出大量物联网设备的网络接入需求,用户对企业、服务提供商和家庭网络的传输数据量呈几何倍增长,另一方面由于机器学习需要海量的数据资源素材作为基础,高清摄像头、语音采集等终端设备联网增多带来数据量不断上升,图像视频处理、模式识别和计算机视觉等领域的数据传输量巨大,均急需快速、高效、可靠、稳定的网络传输作为基础。

根据中金企信统计数据,全球AloT市场规模将从2019年的约2,260亿美元上升至2022年的约4,820亿美元,年平均增长率达28.65%;万物互联数据规模将从2019年的约13.6ZB上升至2025年的79.4ZB。

以太网作为应用最广泛的局域网传输技术,在传输可靠性、稳定性等方面具有明显优势,可以为物联网设备、操作系统和软件应用运行提供基础网络层,故而以太网技术广泛应用于机器设备传输以及摄像头等终端采集设备传输中。随着物联网和人工智能发展带来的数据传输量不断攀升,其应用将在现有基础上不断扩展,同时也将推动以太网端口性能的持续提升。

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3)汽车智能化和电动化推动车载以太网技术发展车载网络多年发展至今已形成以CAN总线为主流,多种总线技术并存的解决方案。但随着近年来汽车电子化浪潮的快速发展,汽车内部电子电气元器件的数量和复杂度大幅提升,单辆车ECU数量已逐渐从20-30个发展到100多个,部分车辆线束长度已高达2.5英里,E/E架构已经不能满足汽车智能化时代的发展需求,故而车载网络转向域控制和集中控制的趋势越来越明显,总线也需要往高带宽方向发展。

目前博世、采埃孚等纷纷提出下一代网络架构,特斯拉在Model3和ModelY中已采用域控制结构。架构的改变和自动驾驶传感器带来的大量数据处理需求,都使得带宽成为下一代汽车网络技术的关键。与传统的车载网络不同,以太网可以提供带宽密集型应用所需的更高数据传输能力,同时其技术优势可以很好地满足汽车高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟、轻量化等方面的要求,将成为下一代汽车网络的关键技术。车载以太网与其他总线的性能对比如下:

 

除上述优势外,线束轻量化是以太网相较于其他总线的另一大亮点。减轻汽车自重是节约能源和提高燃料经济性的最基本途径之一,而选用轻质材料是实现汽车轻量化最有效的方法。线束的复杂性使其成为汽车结构中仅次于底盘和发动机的第三重部件。部分传统总线线缆厚重,且需要额外的屏蔽以保护其不受电磁干扰,而车载以太网通过使用单根非屏蔽双绞线以及更小型紧凑的连接器,与LVDS等传统总线相比可减少高达80%线束成本和30%的布线重量,为汽车制造、运转和维修节省大量成本。

目前,主流的车载以太网的技术标准是基于博通公司的BroadR-Reach技术,车载以太网领域里最为重要的OPEN联盟的设立目标即是促进该技术作为开放标准得到各车企的广泛采用。截止到2021年底,OPEN联盟的成员已增长到340个,包括汽车领域里众多的汽车厂商、供应商、芯片商、技术公司以及研究机构等,如博通、恩智浦、飞思卡尔、宝马、现代等。中国车企和供应商也在积极关注并逐渐采用OPEN联盟的技术,在OPEN联盟中已有一汽集团、北汽、长城、泛亚、华晨、恒润、航盛以及中国信通院等十几家中国成员。全世界采用BroadR-Reach技术的主流汽车制造商的数量正在增长,截止到2021年底,诸多新能源车以及宝马、捷豹以及大众等诸多知名汽车厂商的多个车型均在部分系统上采用了车载以太网,可以预见未来车载以太网有望成为汽车的主流趋势,具有广泛的应用前景。

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