汽車仍有很多方面需要得到提升——不只是指速度，更是指其內(nèi)部配件。速度一直是汽車行業(yè)所著眼的一個(gè)重要部分。但是在處理信息方面，汽車的發(fā)展速度是出了名的慢。隨著自動(dòng)駕駛汽車時(shí)代的來(lái)臨，這個(gè)問(wèn)題變得愈發(fā)緊迫。各個(gè)行業(yè)利益集團(tuán)都爭(zhēng)先恐后地想第一個(gè)找到該問(wèn)題的解決方案。

傳統(tǒng)的汽車數(shù)據(jù)處理

汽車一直依賴于一種相對(duì)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，稱為CAN或者Controller Area Network（控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）總線。CAN總線協(xié)調(diào)所有的微處理器以及電子控制單位（E.C.U.s）， 并傳輸一些像是傳輸狀態(tài)和液位等的細(xì)節(jié)信息。隨著越來(lái)越多的像是車窗和座椅調(diào)節(jié)裝置這樣的電子控件被加入到車身中，CAN總線在這幾年不斷進(jìn)行改進(jìn)，增加了本地互連網(wǎng)絡(luò)（LINs）來(lái)處理不斷膨脹的通信負(fù)載。

然而這款33年以前由Bosch首創(chuàng)的CAN總線，似乎也是時(shí)候退出這個(gè)大舞臺(tái)了。

目前全新的先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)例如自動(dòng)緊急剎車、電子穩(wěn)定控制和保持在車道內(nèi)行駛輔助都需要即時(shí)通訊。因此，汽車制造商們一直在補(bǔ)足他們的網(wǎng)絡(luò)工具，例如，它們將100兆比特每秒（Mbps）的以太網(wǎng)電纜添加到了車內(nèi)的大鼠布線中。

“但是每添加一個(gè)新的功能，都得加上一個(gè)新的電子控制單元以及一層新的線路，” 英特爾自動(dòng)駕駛解決方案的首席系統(tǒng)架構(gòu)師Jack Weast說(shuō)道。那種方法效率很低、成本昂貴而且笨重——最重要的是反應(yīng)很慢。“所以從連接性的角度來(lái)看，我們有需要將汽車從里到外重新設(shè)計(jì)一遍，”Weast說(shuō)。

即將到來(lái)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)浪潮，使得汽車的高速網(wǎng)絡(luò)開發(fā)極具緊迫性。

自動(dòng)駕駛帶來(lái)的數(shù)據(jù)海嘯

激光雷達(dá)公司Luminar的首席執(zhí)行官Austin Russell所進(jìn)行的一項(xiàng)穿越擁擠的曼哈頓街道的試駕，向我們演示了自動(dòng)駕駛汽車運(yùn)行所獲得的數(shù)據(jù)是有多么地多。在上西區(qū)（Upper West Side），一輛配備了Luminiar激光雷達(dá)系統(tǒng)（利用紅外線探測(cè)周圍的物體）的汽車可以做到每秒十次對(duì)數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行高分辨率掃描，描繪出一副完整的包括騎自行車的人、行人、街頭小販以及狗的長(zhǎng)達(dá)800英尺的3-D掃描圖。

“你必須擁有不可思議的超級(jí)傳感器去彌補(bǔ)電腦無(wú)法與人腦匹敵的事實(shí)——并且在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間電腦都會(huì)不如人腦，”隨著汽車的傳感器掃過(guò)Central Park West的擁擠街區(qū)的時(shí)候，Russell隨之說(shuō)道。

這也就意味著汽車需要更多的傳感器——或者說(shuō)更多的數(shù)據(jù)。自動(dòng)駕駛汽車的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括了16個(gè)攝像機(jī)、12個(gè)雷達(dá)傳感器、6個(gè)超聲波傳感器和4到5個(gè)激光雷達(dá)傳感器。而且為了讓自動(dòng)駕駛汽車不受暴風(fēng)雪和傾盆大雨等緊急情況的影響，可能會(huì)需要安裝更多的傳感器和掃描儀。

“我們已看見過(guò)數(shù)據(jù)寬帶的爆炸式增長(zhǎng)了，” Aptiv的副總裁Lee Bauer說(shuō)道。Bauer引用了自動(dòng)駕駛汽車工程師們常說(shuō)的一句話：自動(dòng)駕駛汽車每小時(shí)將產(chǎn)生4tb的數(shù)據(jù)。其中包括了關(guān)于道路狀況、天氣、周圍物體、交通和街道標(biāo)志的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)——所有這些信息都必須在車內(nèi)各部件之間共享，并用于在瞬間做出駕駛決定。

自動(dòng)駕駛汽車制造商們都意識(shí)到了即將到來(lái)的數(shù)據(jù)海嘯。

芯片供應(yīng)商Xilinx的高級(jí)主管Willard Tu說(shuō)：“他們認(rèn)為自動(dòng)駕駛汽車需要每秒300萬(wàn)億次的運(yùn)算能力。” 每秒運(yùn)算萬(wàn)億次，這意味著每一輛車都是一臺(tái)滾動(dòng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)?！耙虼?，連接所有這些部件的管道的類型和直徑，”Tu說(shuō)道，“都必須非常靈活?！?據(jù)估計(jì)，管道的大小應(yīng)該在每秒25到40千兆字節(jié)之間。

實(shí)際呢？“至今沒(méi)有人能解決如何將所有數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)到中央處理器的問(wèn)題?！盩u說(shuō)道。

自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)處理的困境

雖然工程師們和制造商們都同意如今的汽車需要被完全改造，但是大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，問(wèn)題在于用什么去改造呢？

通過(guò)使用短距離無(wú)線系統(tǒng)完全消除電纜將是最簡(jiǎn)單的方式。然而，無(wú)線系統(tǒng)容易受到射頻干擾，從而影響到其有效性并且會(huì)使用戶陷入危險(xiǎn)。另外無(wú)線系統(tǒng)更容易受到安全威脅，英特爾的Weast說(shuō)道。

光纖可以提供最高的傳輸速度并且線纜很輕。但是光纖很貴而且比較脆弱；半導(dǎo)體公司Aquantia的發(fā)言人Amir Bar-Niv說(shuō)，連接器的濕度，振動(dòng)和灰塵都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)丟失。一些奢侈品牌汽車嘗試過(guò)光纖，結(jié)果好壞參半。 “所以汽車制造商已經(jīng)表示他們不會(huì)在車上裝光纖了，”他說(shuō)。

到目前為止，最受歡迎的汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)線路布線依舊要數(shù)銅線。盡管銅線在長(zhǎng)距離傳輸高速數(shù)據(jù)方面依舊是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，但大多數(shù)汽車?yán)锏乃栝L(zhǎng)度都相對(duì)較短，而且汽車制造商們對(duì)于銅線的使用已經(jīng)有了數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)了。

也許比物理布線更重要的是汽車應(yīng)該使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型，以更好的加速信息流。最常見的局域網(wǎng)協(xié)議是以太網(wǎng)，這種格式幾十年來(lái)一直是商業(yè)和家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。但目前大多數(shù)以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)最高速度通常為每秒1千兆比特（Gbps），不足以處理自動(dòng)駕駛汽車產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)。

為了加快傳輸速度并鼓勵(lì)使用以太網(wǎng)，一些公司最近成立了自動(dòng)駕駛汽車網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（Networking for Autonomous Vehicles Alliance，NVA）。NAV聯(lián)盟包括博世（Bosch）和大陸航空（Continental）等領(lǐng)先的零部件和系統(tǒng)供應(yīng)商，以及芯片制造商英偉達(dá)（Nvidia）和Aquantia，以及全球最大的汽車制造商大眾（Volkswagen）。他們的目標(biāo)是讓業(yè)界圍繞一個(gè)速度更快的多功能汽車以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合起來(lái)。最初的提議速度為2.5Gbps，但最終確定為10 Gbps。

不過(guò)，還有著其它的競(jìng)爭(zhēng)者在重構(gòu)自動(dòng)駕駛汽車產(chǎn)業(yè)，例如HDBaseT。HDBaseT最初是為處理高分辨率視頻和音頻而開發(fā)的，它還可以通過(guò)非屏蔽銅纜傳輸功率以及基于以太網(wǎng)的的通信（最高6Gps）。HDBaseT由Valens開發(fā)，它獲得了包括LG電子，索尼和三星電子在內(nèi)的主要消費(fèi)電子公司的支持。HDBaseT的支持者還認(rèn)為，升級(jí)后的版本速度將很快達(dá)到20 Gbps和40 Gbps。

無(wú)論誰(shuí)贏得了將高速網(wǎng)絡(luò)引入汽車的這場(chǎng)競(jìng)賽，都能贏得一筆巨大的財(cái)富。同時(shí)這還將為支持新標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)百萬(wàn)新連接芯片、網(wǎng)關(guān)和控制器創(chuàng)造一個(gè)全新的市場(chǎng)。這正是Aquantia、Valens和Xilinx等公司所希望的。

靈活性可能會(huì)是最終的決定性因素。Autonomou Stuff的首席執(zhí)行官Bobby Hambrick表示，舊的CAN和LIN網(wǎng)絡(luò)不會(huì)馬上就被舍棄。

Hambrick說(shuō)道：“CAN總線將用于一些非?；镜臇|西，LIN則用于控制喇叭或者窗戶，因?yàn)橛糜谶@兩樣網(wǎng)絡(luò)的芯片非常便宜?！盚ambrick的公司成立了自動(dòng)駕駛汽車研發(fā)平臺(tái)，其中包括從中國(guó)的公司百度引進(jìn)的阿波羅平臺(tái)。他說(shuō)，任何新的高速以太網(wǎng)或HDBaseT網(wǎng)絡(luò)都必須向后兼容這些舊系統(tǒng)。

此外，自動(dòng)駕駛汽車和卡車所需的組件和傳感器，以及搜集到的信息該如何去管理和釋義等的問(wèn)題，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未解決。大多數(shù)的公司都沒(méi)有承諾為未來(lái)的自動(dòng)駕駛汽車提供特定類型的攝像頭或激光雷達(dá)傳感器，所以任何新的網(wǎng)絡(luò)都必須兼容各種組件。

Bar-Niv先生說(shuō)：“我拜訪了兩家汽車制造商，對(duì)于他們想要什么樣的系統(tǒng)，我有三種不同的看法。但是我可以說(shuō)他們都想要一個(gè)高速的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?！?/p>