ICC訊 光通信在電信、數據中心等領域早已普及，而隨著2022年底爆發的AI浪潮，數據中心高速通信的需求激增，也將光通信產業鏈再次帶火，800G光模塊甚至供不應求。

  除了數據中心和電信等領域，汽車智能化的趨勢下，多種傳感器、高算力計算等對車載高速通信的需求也在不斷提高，因此傳輸介質從銅纜轉向光纖，正在成為未來的一種解決方案。

  智能汽車的高速傳輸需求

  傳統汽車中，由于以往對于高速數據通信的需求不高，所以最常見的是使用CAN總線或LIN總線協議配合銅纜來進行整車的數據通信。其中CAN總線的傳輸速率較快，可以在車載娛樂系統、發動機控制系統、底盤控制、診斷系統等應用，最早是由德國汽車Tier1巨頭博世在1986年推出，除了汽車電子之外，CAN總線還在工業自動化、醫療設備等領域有廣泛應用。

  CAN總線使用兩根不同的信號線(CAN_H和CAN_L)組成差分信號傳輸線路，采用分布式控制的方式，能夠連接汽車上各個部位的ECU電子控制單元，同時允許多個節點同時發送和接收數據。在汽車場景上，實時性十分關鍵，CAN總線數據傳輸響應速度能達到毫秒級，傳輸速率也能達到1Mbps。

  而對于一些不需要用到較高傳輸速率的應用，比如車窗、車門控制、座椅調節、雨刷控制等非關鍵部件之間的通信，如果用CAN總線的話，首先是線束數量會大大增加，且增加車輛重量，影響能源經濟性的同時還增加了成本。

  所以在這些非關鍵的應用中，過去就會經常用到LIN總線進行通信。LIN總線的物理層設計簡單，基于單主/多從架構，采用單線通信，標準傳輸速率為19.2 kbps，旨在降低成本并簡化實現。

  隨著輔助駕駛、智能座艙等的需求，傳感器、高清視頻等通信需求提升下，又催生了CAN總線的“變種”CAN FD，將傳輸速率提升至8Mbps，但這還遠遠不夠。

  以智能駕駛的傳感器傳輸帶寬需求來看，激光雷達單個的需求約在20Mb-1000Mbps，雷達約0.1Mb-15Mbps，每顆攝像頭帶寬需求在500Mb-3500Mbps之間，傳感器的數據總帶寬需求高達3Gb-40Gbps。

  所以汽車行業開始將以太網導入到汽車，從1Gbps到目前最新的物理層規范已經支持10Gbps。不過這也出現一個問題，車載以太網通過非屏蔽銅雙絞線作為傳輸介質時，由于頻率較高，在車內布線密集、電子設備密集的情況下，面臨著嚴重的電磁干擾問題，并且線纜的質量較高，給汽車帶來了極大的減重挑戰。

  而采用光通信，傳輸媒介從銅轉為光纖后，能夠擁有更強的EMC電磁兼容性。加上光纖的材料采用玻璃或樹脂，直徑小、重量輕，在提高傳輸速率的同時還能有效減輕線束重量。所以近年來可以發現，光通信上車，正在成為行業內的一個發展趨勢，各家廠商都在推出相關的方案。

  車載光通信方案

  對于車載光通信的應用，裕太微此前表示，車載光纖從設計上較之穩定性更強的銅纜傳輸就要考慮更多的復雜因子，實現難度也更大，尤其是涉及車內功能安全的主干網絡等區域。另一方面，車載光模塊上車使用，要至少在不同的惡劣環境下工作15-20年，且不允許損壞和更換，這才能達到車規級標準。

  “就目前而言，銅線通信在車載領域依然占據較強的優勢。光通信上車只是一個方向，整個生態產業包括應用還沒有很完善，目前只是有一些廠商在做預研。”

  顯然，當前光通信距離上車還有一段距離，不過確實也已經有一些廠商推出了車載光通信的方案。

  赫千科技此前就推出了一種應用于汽車的通信架構，采用全光網絡，通過自研的高速光纖TSN集中式網關架構使得基于集中式網關架構能夠以超高帶寬、超低的延遲、低成本、高確定性的通過光纖進行傳輸海量車載網絡通信數據，最大支持傳輸10Gbps的傳輸速率并且具有優異的EMC性能。

  高速光纖TSN集中式架構以10G TSN Switch作為核心單元，擴展出10G Fiber、10G electronic、1G POF以及100/1000Base-T1等網絡接口。TSN交換單元支持IEEE802.1 AS，IEEE802.1Qav，IEEE802.1Qbv的TSN協議，以及二層交換機相關標準協議。TSN交換單元還支持多路GMSL攝像頭/以太網攝像頭/激光雷達/4D毫米波雷達等傳感器的接入，傳感器采集的圖像或點云數據通過以太網1722封包后由10G TSN Switch進行轉發，傳送至終端網關進行圖像幀緩存、縮放、混合等處理，最終輸出至顯示接口。

  這套架構主要應用于包括ADAS系統、自動駕駛系統、360°環視系統、車載信息娛樂系統、BMS系統和集中式計算架構，最高傳輸帶寬可以高達25Gbps。

  華工正源在今年9月發布了行業首款車載光網絡控制器OCU，據介紹，OCU兼具區域控制與骨干網通信的功能，在車載網絡中既能完成高實時性、高速率和高安全性的傳輸與通信功能，又能在區域子網中，按照車型定制區域內車控相關功能，同時獨特的自組網功能可以在不同形態的E/E架構中靈活部署，滿足網絡拓撲多樣化需求。

  長飛光纖也在今年推出了智能汽車光纖通信解決方案，基于車載以太網架構和車規級石英光纖通信標準IEEE802.3CZ，通過光電轉換模塊將汽車自有的電信號轉化為光信號，以車載光連接器和車載石英多模光纖光纜作為物理層傳輸介質進行信號傳輸，具有高速率、高可靠性、低損耗、抗電磁干擾、易于安裝和輕量化的特性， 在車載以太網架構中點對點傳輸速率支持2.5、5、10、25直至50Gbit/s。

  鵬瞰半導體基于光纖傳輸技術推出了新一代工業控制網絡總線架構PonCAN(TS-PON技術)，融合無源光纖通信高速數據傳輸、超低時延和高可靠性控制功能，具有高安全性、易于布線和全網同步的特性。TS-PON架構的傳輸速率可以達到10Gbps，時延達到微秒級水平，能夠應用在汽車、工業、機器人等領域。

  小結：

  雖然光通信在汽車領域的應用還處于預研狀態，車企目前的規劃中似乎還未看到較為明確的使用光通信的跡象。不過光通信具備的高速傳輸、線纜質量輕、抗干擾等特性，在汽車應用中是具備其獨特優勢的，未來的應用落地情況，或許還需要解決一些功能安全方面的問題。