要想理解L4級無人駕駛系統(tǒng)的核心——TSN以太交換機，得先從中央網關說起。今天大多數(shù)高級車輛都具備中央網關，其最典型應用就是OTA，其次是遠程通訊。

資料來源：NXP

上圖為現(xiàn)代車輛網關橋接與異構網絡系統(tǒng)。Telematics Unit也就是TBox通過中央網關與車輛的網絡系統(tǒng)連接。這些網絡包括基于總線型的CAN、LIN、MOST、Flexray，還有基于IP或虛擬局域網（VLAN）的以太網。

中央網關主要職能

資料來源：NXP

一般中央網關會將接入的域分為安全域和舒適域兩大類，兩者嚴格隔離，保證安全域不會受到未授權的數(shù)據(jù)進入。也就是說遠程只能操作舒適域，所以遠程遙控車輛底盤域的速度、轉向、制動都是不可能的，遙控動力傳遞域如變速箱也是不可能的。

MPC5748G內部框架圖

飛思卡爾（NXP）是中央網關芯片的領導者，在2008年量產第一代帶以太網診斷的網關控制器MPC5667，并用在當年寶馬5系和7系上。2013年量產第一片帶EAVB網關的芯片MPC5604e，并用在寶馬X5的360環(huán)視上。最新的是第四代MPC574x系列，以MPC5748G為最高級配置，擁有多達8個CAN接口。

MPC5748G配備HSM硬件安全模塊，與傳統(tǒng)的CSE相比，CSE只能完全按照SHE的規(guī)范來寫，HSM用戶可以自己寫加密算法，硬件上CSE和HSE都有一個32位處理器，不過HSM有獨立的Fllash/RAM。

未來汽車電子網關與交換

資料來源：NXP

汽車以太網骨干

資料來源：NXP

東芝4/5G時代車聯(lián)網應用框架，以Ethernet AVB為骨干網。

未來的發(fā)展趨勢是域控制和以太骨干網連接，通過交換機再連接至中央網關。為什么要用以太骨干網連接再加交換，以太網與傳統(tǒng)的基于總線的網絡比，最大的優(yōu)勢是成本低和帶寬效率高。另一個是4G與5G的遠程應用APP，還有V2X與大量寬帶傳感器的加入，無論是DSRC還是5G，都需要在ECU之間傳輸海量數(shù)據(jù)，有可能百兆以太網都不能勝任，多G比特以太網才比較合適。同時以太網可以將分布式網關功能集成進域控制器內，域控制器提供定位和控制處理，同時在傳統(tǒng)網絡界面內提供數(shù)據(jù)路由功能。

另外，L4級無人駕駛需要多套冗余系統(tǒng)（這是L3與L4的本質區(qū)別，L3在系統(tǒng)Fallback時需要人類駕駛員接手，而L4是由另一套冗余系統(tǒng)接手）或多套系統(tǒng)并聯(lián)來提高運算能力，這就需要交換機和以太骨干網。

資料來源：博世

博世2012年的資料認為最終中央網關會消失，不過NXP應該不會同意這種觀點，網絡安全的整體把控還是需要一個中央網關。把中央網關的功能分解到路由或域控制器內還不如一個真實的中央網關效率更高，綜合成本也更低。

AUTOSAR以太交換協(xié)議棧配置與控制

資料來源：Marvell

AUTOSAR也早為以太交換做了準備。

資料來源:博世2011

以太骨干網自然不會沿用傳統(tǒng)的以太網協(xié)議，而是采用TSN網絡協(xié)議，TSN脫胎自EAVB。

EAVB主要加入主時鐘的概念。TSN進一步拓展為時鐘同步Time Synchronization和流量整形與順序管理Traffic Scheduling。

Traffic Scheduling又可近似于Follow-up。Traffic Scheduling和Time Synchronization是TSN最核心元素。

與傳統(tǒng)的IP/VLAN路由相比，TSN有幾大優(yōu)勢：

沒有CPU運算能力和帶寬瓶頸限制

和其他ECU沒有交叉依賴

有更快的并行啟動

交換和MCU有獨立的Reboot

高度的靈活性

以太交換機固件架構

資料來源：Marvell

德國大陸汽車旗下子公司Elektrobit與Marvell聯(lián)合打造了一款車載以太交換芯片，型號為88Q5050。

毫無疑問，大陸的運算平臺會采用這款芯片。這款芯片上一代原型為88E6321，在英偉達的PX2做EAVB交換機，連接兩個Parker。另一方面也連接主要傳感器和底盤控制MCU（也就是英飛凌的TC297T），可謂是PX2的關鍵芯片。

88Q5050則用在英偉達最新旗艦Pegasus，這也是基于TSN的首次實際應用。

瑞薩的L4計算架構

上圖是瑞薩的L4計算架構，也是目前業(yè)內最接近量產，成本最低，功耗最低，安全性最高，冗余最充分的系統(tǒng)，采用4片R-CAR H3組成。瑞薩沒有現(xiàn)成的TSN以太網交換芯片，只能暫時以FPGA代替，和PX2一樣，這個交換FPGA將兩片H3連在一起。同時又用一片交換芯片將這兩套系統(tǒng)都連接在傳感器之上。國內則有人將四片Parker并聯(lián)在一起。

未來L4計算架構的核心將是TSN以太交換機。