軟件定義式汽車正迅速成為現實，工程師持續探索車用網絡的急劇崛起及其發展趨勢，以滿足汽車產業的需求。

過去40年來，汽車的設計發生了驚人的巨變。 從一開始的動力轉向和防鎖死煞車等機械方面的强化，到後面電子控制和儀錶的進化。

現代汽車或許仍遵照著汽車發明人Henry Ford的設計原意，只是運作管道已然截然不同。 現代汽車成了互連電子系統的平臺，且隨著電池電動車和全自動駕駛功能的成長，帶動這股趨勢持續加速。

自70年代中期以來，電子控制單元（ECU）一直是非常重要的車輛功能，作用是讓引擎燃油的噴射和正時達到優化管理，後來電子系統融入到更多車輛功能之中，從變速箱到舒適控制，從懸吊到循迹防滑控制。 於是，ECU的數量大幅增加。 最初，每個ECU只執行單一功能，很少或根本不會互動。

當部分車款中的ECU數量達到150個以上時，汽車產業就開始在接下來的二十年裏將這些綜合到車身與傳動系統等領域。 感測器的使用數量和不同功能之間的互動的新增，指出了改善車內網絡的需求。

車內網絡不斷進化，以管理日益新增的電子功能。

車內網絡的進化

ECU、感測器和致動器之間在業界中已有標準連接管道。 90年代中期，汽車工程師協會（SAE）便製定了ECU互連的J1939規格。 此標準導入了訊息式的控制器區域網路（CAN）通訊協定，幾十年來一直使用在高速車用網絡上。 搭配CAN的其他傳統式低速序列匯流排和多點網路通訊協定（例如FlexRay、媒體導向系統傳輸（MOST）和區域互連網絡（LIN））成為了關注的焦點，而汽車E/E（電力/電子）架構工程師仍在不斷努力，以滿足高速網絡的需求。

CAN一開始推出時，最大資料傳輸速率僅150 kb/s。 後來經過不斷改善，推出了10 Mb/s CAN-FD（彈性數據率）通訊協定。 最近通過核准的CAN XL通訊協定更將頻寬擴展至20 Mb/s。

即使資料傳輸速率已經加倍，先進駕駛輔助系統等科技仍需要更高的速度。 在安全性和保全功能方面，視覺型感測器、前置毫米波雷達和LiDAR變得非常受歡迎。 熱門的有像是車道偏離警告、緊急煞車和適應性巡航控制，它們都需要超高可靠度、高頻寬、低延遲的網絡，以維持高效率的運作。

乙太網路為最主要的IP型企業網路通訊協定，已受到汽車應用的採用。 乙太網路和汽車乙太網路（100Base-T1、1000Base-T1和10Base-T1S–10 Mb/s至1 Gb/s）之間本質上的差异在於實體層，其優點是單遮罩或無遮罩雙絞線的成本更低、更輕巧、重量更輕。 這種乙太網路方法稱為單對乙太網路（SPE），這是一種實體媒體介面，在工業自動化等其他市場領域也快速獲得採用。

但電子系統越多，仍然需要更多的銅線。 要互連ECU、感測器、致動器和資訊娛樂的人機介面，需要靠重型織機，這為汽車E/E業界的高階首長帶來了挑戰。

纜線和系統的額外重量是一項重大挑戰，尤其是對電池電動車來說，重量决定了行駛里程。 線束越來越重、體積不斷增加，設計和安裝也越來越複雜。 囙此，汽車工程師必須要將平臺從領域型方法改成區域架構。

從以領域為中心的方法到完全的區域型架構

隨著對互連系統的相互依賴性日益提升，一車一服務器或閘道的形式越來越受青睞。 囙此，軟件定義式汽車正迅速成為現實。

領域佈線方法使用高成本、冗長且笨重的線束，區域系統則使用備援乙太網路骨幹來服務每個區域，同時連接所有主要車輛功能。

Engineers are removing chaotic domain wiring and replacing it with a central server and a zonal architecture. （Source: NXP）

將多個ECU功能聚合到中央服務器，並將特定的邊緣任務（車窗控制等）卸載或委派至區域控制器（全部與汽車乙太網路骨幹連接），除了減輕重量，也能降低複雜性。 透過這種方法，還能將部分汽車功能轉換成軟件服務，往全自動駕駛車所要求的目標，實現軟件定義汽車邁進。

除了汽車乙太網路的實體層優勢，此通訊協定還導入了一些最初針對工業應用所開發的理想功能和最新强化。 其中值得注意的是時間敏感網絡（TSN），其提供了確定性網絡行為，這對安全關鍵功能來說至關重要。

毫無疑問，乙太網路終將取代CAN。 但現時來說，汽車產業仍會繼續部署CAN和其他速度較慢的網絡。 畢竟CAN還是適合眾多應用，而乙太網路至今仍成本太高，且過於複雜，難以取代CAN。

除了乙太網路協定在車用網絡中崛起，對高速應用專屬介面通訊協定的需求也為新標準帶來了機會。 其中一例便是行動工業處理器介面（MIPI）A-PHY，這是一種非對稱的點對點或菊鏈介面通訊協定，用一根無遮罩雙絞線（UTP）纜線便能提供高達16 Gb/s的超高速單向數據連結和供電。 MIPI A-PHY是唯一原生支持MIPI CSI-2攝影機和DSI-2顯示介面的汽車介面，非常適合進階駕駛輔助系統和資訊娛樂應用。

車內網絡加速崛起

過去40年來，車輛科技取得長足的進步。 時尚、直覺化且資訊豐富的觸控式螢幕已經取代了類比儀錶板和開關。 此外，現代車輛也變得更加安全，加入了緊急制動和盲點偵測等ADAS功能。

因為汽車會產生大量數據，常被形容成加上輪子的資料中心。 汽車也跟任何資料中心一樣，都要靠穩定且强大的網絡才能安全可靠地運作。