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1、高速车载以太网线束 如何保证全生命周期内的可持续高可靠性尹岗 福禄克网络 技术经理Qualified High speed wiring harness in VehicleKeep your Cable System in High Reliability(2023.9.24 中国自动驾驶博览会)智能汽车智能汽车 vs 移动以太网？移动以太网？“移动的园区网”或“移动的局域网”是指车辆、船舶、航空航天器、军事装备和其它移动装备上使用的以太网。相同：高速、(可以)低成本 继承以太网的成熟技术、开发难度低 可快速投入实用 不同：增加专用协议(低时延、无差错)、安全网关、内部防御机制等 10/10

2、0/1GBase-T1、IEEE802.3ch设备耐环境性要求高(普遍地 MICE 3级要求，可考虑直接继承或升级MICE标准)线束耐环境性要求高、抗干扰性能要求高(可能 MICE要求，需考虑是否升级)积累数据、视情储蓄升级标准？谁来承担？OPEN?IEEE802.3？2智能汽车智能汽车 vs 移动局域网？移动局域网？智能汽车迫切需要高可靠性的高速LVDS线束(例如以太网线束)来实现车辆控制/自动驾驶、态势感知及监控和多媒体网络：一体化激光雷达(lvds)一体化微波雷达等(lvds)车辆自动驾驶系统(以太网/lvds)车辆态势感知及监控系统(以太网/lvds)车内多媒体、交互娱乐等网络系统(以

3、太网/lvds)3智能汽车智能汽车 vs 移动以太网？移动以太网？高可靠高速以太网线束的危险陷阱和挑战：陷阱一：与建筑物以太网类似？(环境耐受性/抗干扰等要求低/低时延丢包)陷阱二：与工业以太网类似？(耐环境/抗干扰/专用协议的高要求)陷阱三：线束元件生产商/(线束)集成商/主机厂商质量“对接”简单/容易 挑 战现阶段：线束质量隐患未完全被各方确认并根除(例如由其引起的车辆莫名短暂失控)Lifecycle质量控制链的标准和完善的工艺流程暂未建立(目前：分散标准，分散管控，一致性差)，安排长期样本跟踪？启用4S参与跟踪？使用迫切性 如何快速落地，且兼顾短期和中期、长期可靠性？现在凑合能用，以后遇

4、到问题再说以后呢(全寿命周期内)？暂无答案/落地方案4未决问题：屏蔽双绞线的拿来主义及被忽视的质量管控风险 被否定的拿来主义 可能更高的元器件及链路的MICE性能 总线升级 以太网或lvds数据电缆 M：机械性能(耐冲击/振动/挤压/应力等)I：入侵防护(粉尘/烟雾/生物/液体等侵入)C：气候与化学(耐高温/高湿/低温/低气压/化学气液相腐蚀等)E：EMC/EMI(IE要求 E1/E2/E3)IE工业以太网是移动以太网借鉴的“先驱”而不是普通以太网 多线对继承/升级(热备份备份)：屏蔽！非屏蔽？汽车单线对以太网(SPE/OPEN)，屏蔽！非屏蔽？PoDL？高速、可靠、轻量化、低成本 问题：需要

5、更高MICE标准码(E3)？可持续高可靠性(20年)？旧线束标准德国DIN72551、VW60306(涉及FLY等)；日本JISs c3406、JASO611、JSY608等(设计AV等)；韩国：KSC3311(涉及AV等)；意大利：FIAT91107中国：QC/T29106-2004等“移动以太网”的布线基础IEEE 802.3xxOPEN(真开放？)SPE一一致致统统一一“移动以太网”的布线基础未决问题：高可靠高速OPEN元器件及挑战元器件高可靠性：MICE、互联、兼容及稳定性，未达成线束及车载链路高可靠性：抗干扰、接地、一致性及稳定性非互换性：存在误用概率 挑 战供应链：各个环节对MIC

6、E质量、兼容性、一致性等要求存在较大认知差异，致使落地质量一致性极其堪忧(特别是源于此的间歇性车辆失控问题待解决)“移动以太网”的布移动以太网”的布线基础线基础绝对的高可靠性要求：不出问题，或及时冗余自愈、及时发现并“治愈”可持续高可靠性：保持一直不出问题，或能及时消除潜在问题(全寿命周期高可靠性)坚不可摧的高速以太网线束系统：MICE-life 变化小且稳定稳定、可持续追踪未决问题 目前车载线束质量可靠性的追踪体系仍处于“悬空”状态7Confidential 8举例：抗电磁干扰能力与丢包举例：抗电磁干扰能力与丢包好的线缆能平衡好的线缆能平衡(去去)掉干扰噪声，反之则受噪声影响掉干扰噪声，反之

7、则受噪声影响高压打火/放电、静电放电汽车电器干扰(例如VFD)周围车辆及环境电磁干扰源未决问题：E3?良好的电缆良好的电缆电机或VFD的噪声感应到线对两根导线上的强度是相同的 接收设备仍能得到正常的2V信号(噪声被消除)数据帧一次就能完整无错地通过并被接收较差的电缆较差的电缆(不平衡电缆不平衡电缆)VFD(变频电机)噪声感应到双线上的强度不同接收设备获取的信号不等于2V(其中的噪声未被除尽)错帧(CRC,FCS 错误)重传、延迟(还可能再次或多次出错)出现不稳定或间歇性问题平衡的双绞线不平衡双绞线干扰相同干扰不同平衡参数=TCL、ELTCTL、UBR“移动以太网”的布线基础举例：缆间干扰举例：

8、缆间干扰 移动以太网依赖于通信能力 设备间通信通信要求极短且稳定的延迟时间 高度依赖传感器来监测过程 通过铜缆连接 汽车以太网质量依赖高可靠性线束 需要高可靠性/不怕恶意干扰的布线系统 质量测试对象：CH/PL/CC/MPTL等常规链路 E2E端到端链路、DAC跳线直连链路 SPE/xBASE-T1 等新要求 E-CH扩展的现场信道测试(特备适于R&D/抽检/维修等场合)未决问题：多线对共缆使用(无标准)和监测缆间干扰(无标准)？Alien NEXT 和 Alien FEXT缆间干扰测试(暂未要求)“移动以太网”的布线基础举例：虚接地举例：虚接地 只测电阻为什么无法判断线缆的真实性能只测电阻为

9、什么无法判断线缆的真实性能普通的连通性测试会显示这种情况是连通的连接器屏蔽屏蔽设施内的接地通路(车体、车架、机壳等)会骗过万用表,使其误认为接地完整性良好，而屏蔽有问题(虚接地，其它例如接触不良、连接松脱、老化、锈蚀等引起)会使线缆易收干扰DSX会发现它不通线缆线缆设备设备“移动以太网”的布线基础虚接地将影响传输性能合格的缆间干扰和现实的缆间干扰Alien Crosstalk外部串扰值危险地靠近标准线（不合格 屏蔽安装异常导致两端悬空）屏蔽层两端悬空(缆间干扰曲线大幅度下移)Wire Map 线序/屏蔽监测显示“通过”，屏蔽“良好”举例：虚接地将破坏举例：虚接地将破坏Shield integr

10、ity屏蔽完整性屏蔽完整性“移动以太网”的布线基础因两端的屏蔽层连接器悬空使得屏蔽干扰增强，实测缆间干扰靠近临界状态，说明屏蔽效果很差。好的线束/链路元件(Maybe 且兼容/稳定/耐用/可互换？)好的安装质量(牢固、稳定、可靠？)好的定期维保(防老化、可复查、可跟踪？)时不我待，如何快速落地时不我待，如何快速落地打造可持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以太网线束如何快速落地：建议主机厂牵头确定合适的测试时机、测试对象、测试标准、测试方法和维护体系 责无旁贷线缆线缆(铜缆和光纤铜缆和光纤)检测参数的时间进化一览表检测参数的时间进化一览表13打造可持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以太网线束

11、(需要考虑的测试参数需要考虑的测试参数)采用已有符合标准的元器件-再认证-链路仿真，严酷的MICE老化实验继承优质连接器-再认证-规划好MICE寿命预期研发更好更丰富的连接器件-更好的测试方法来保证-规划更长的MICE寿命预期线束质量把控-控制生产质量的监测点-更好更方便的测试方法如何获得好的链路元件和线束如何获得好的链路元件和线束安装后的(线束)认证测试-现场全检/验收-现场抽测/复核？移动的现场认证测试-更好的测试方法(标准/接口全覆盖)-更方便的测试工具-更合适的测试时机/周期如何获得好的线束安装质量如何获得好的线束安装质量多样本试验-全寿命老化因素：振动/冲击、风沙、雨雪、涉水、高温、

12、凝露、高湿、极寒、气液相腐蚀-加速：同步MICE试验-元器件老化试验-线束老化及MICE试验-整车试验(增加线束监测项目)样本追踪检测-选取合适的中长期追踪检测样本-现场抽测取证-反馈：主机厂元件供应商/线束生产商移动的现场认证测试-智能汽车是集成的“软件智能系统+硬件汽车”-开先河：需要启用线束质量 4S 现场定期追踪和故障测试？-变革：崭新维保队伍的建立、健全和水平持续提升如何获得好的可持续线束质量如何获得好的可持续线束质量 永久链路测试(PL，Permanent Link，又叫固定链路，90m)测试结果覆盖被测链路两端连接器的参数(例如，PP-PP或PP-CP-TO等),对测试跳线和测试

13、插头的质量有要求 信道测试(CH，Channel，又叫通道，100m)缺点：测试不包含链路两端连接器的参数(例如，不包含信道两端跳线插头的参数),为传统的覆盖盲区 改善方案：PL+PC CH，或E2E 通信信道测试(CC，Communication Channel，通信信道，与E2E端到端链路很相似，100m)优点：测试包含两端设备连接器的参数(例如包含两端设备的接入插座),更适合设备研发阶段的测试铜缆测试对象模型示意图链路级常见测试对象覆盖范围设备设备C1C2CPTO永久链路(PL3)信道(CH)通信信道(CC)设备跳线用户跳线交连跳线固定分配固定分配节点节点永久链路(PL2)C0C0打造可

14、持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以太网线束 如何方便地落地如何方便地落地 E2E端到端信道测试(498ns)优点：测试覆盖面包含两端连接器的参数 最多扩展到包含六个连接器(含两端连接器在内)缺点：此标准的覆盖面目前有一定限制(仅限Cat5e/6，E1/E2/E3，不测电阻)，暂未列入可广泛适用和便于推广的升级标准 OPEN 仍需努力(CC多样性连接器检测落地且须具备实用性/灵活性)链路级测试对象的覆盖范围铜缆测试仪铜缆测试仪E2E端到端信道测试跳线测试适配器跳线测试适配器C1C2C3C4铜缆测试对象模型示意图打造可持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以太网线束 如何方便地落地如何方便地落地

15、 直连跳线信道测试(为最简信道，不推荐，20m/100m)缺点：测试结果包含两端的参数，但需要丰富的测试接口，成本增加 不建议的验收测试方法(严重降低了跳线质量判定Limit，可能导致低品质线束随意制造状态的泛滥)可用于开通前测试、故障诊断测试等仅参考性测试的场合铜缆测试仪铜缆测试仪信道测试适配器信道测试适配器DAC跳线直连“信道”测试链路级测试对象的覆盖范围(跳线直连信道)铜缆测试对象模型示意图打造可持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以太网线束 如何方便地落地如何方便地落地 Mod 1与 MPTL区别是其不包含链路一端插头的参数 MPTL模块化插头端接链路的测试(Modular Plug

16、Terminal Link，90m)特点：一端包含插座的参数，令一端包含插头参数，引用PL标准的Limit进行测试 使用永久链路适配器和跳线适配器进行测试 一般不包含CP点，高端用户自选包含CP点在内的考核模型是非标测试，将降低测试合格的余量值 MP指模块化插头(Modular Plug)，它与普通插头有所不同，其链路抽测合格率应大于99%如何在车载以太网线束中使用？暂无答案铜缆测试仪铜缆测试仪PL测试测试适配器适配器跳线测试适跳线测试适配器配器MPTL 测试链路级测试对象的覆盖范围(Mod1/MPTL)CP模块化模块化插头插头铜缆测试对象模型示意图打造可持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以

17、太网线束 如何方便地落地如何方便地落地铜缆测试仪铜缆测试仪测试转接跳线测试转接跳线扩展的信道测试(E-CH)链路级测试对象的覆盖范围(E-CH，非标)CC信道测试期望的覆盖面信道测试期望的覆盖面 扩展的信道测试(实用性非标测试)使用信道标准进行测试,测试方法非常实用，结果更真实可靠(含失配或补偿)，与设备连接的仿真性更高，可节省一大笔夹具费用 可用于设备研发仿真测试(覆盖设备插座的参数)，测试结果包含信道两端的参数，及转接跳线本身线缆段的参数 也可用于认证设备通讯插座的兼容性/一致性，根除潜在“发病”隐患，E-CH合格则CC必定合格(反之则不一定成立)“金跳线”：对于RJ45布线系统，可用PL

18、适配器代替测试转接跳线 自制的测试转接跳线(含仿真或定制的测试端头/座/连接器等)本身质量须良好(长度0.51.0m为宜)测试转接跳线线体可高12个线缆“等级”指标(如此则可忽略其对测试结果的影响)，特性阻抗偏差宜控制在0.51.0%以内CH信道测试铜缆测试对象模型示意图打造可持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以太网线束 如何方便地落地如何方便地落地测试标准举例(OPEN)打造可持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以太网线束 标准建设标准建设打造可持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以太网线束 标准建设标准建设测试标准举例(IEEE802.3xx)打造可持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以

19、太网线束 标准建设标准建设测试标准举例(IEEE802.3xx)通过通过TCL、ELTCL检测线缆对外部电磁干扰的“免疫能力”检测线缆对外部电磁干扰的“免疫能力”TCTL 是检测干扰共信号前行时是否(因不平衡)变异/转移生成出差信号(干扰)TCL 是检测干扰共信号(外部辐射)的回波是否变异/转移生成差信号 这两个核心参数都是检测线缆的抗干扰性能(即线对的平衡性)线对平衡性取决于线对的结构平衡性(对称性、均匀性、连续性、一致性)，以及接触不良等与制造、安装、MICE环境和保养均有关联25打造可持续高可靠以太网线束打造可持续高可靠以太网线束 标准建设标准建设26规划规划/设计设计选型选型/采购采购

20、施工施工/安装安装检测检测/验收验收运行运行/维护维护选型测试选型测试/验货测试验货测试/入库测试入库测试进场测试、进场测试、随工测试、随工测试、监理测试、监理测试、故障诊断故障诊断测试、再测试、再认证认证乙方自测、乙方自测、甲方测试、甲方测试、第三方测第三方测试、诊断试、诊断测试、再测试、再认证认证定期测试、定期测试、开通测试、开通测试、诊断测试、诊断测试、升级升级/扩容扩容评估测试、评估测试、再认证再认证(maybe)选型测试选型测试PDS产成产成品检测品检测xBUS/IA/BA/智能智能设备设备/设施设施及产品，及产品，R&D及非及非标品测试标品测试元件级测试链元件级测试链路级辅助路级辅

21、助元件级元件级/链路链路级测试级测试/研发研发定制产品测试定制产品测试元件级测试链元件级测试链路级辅助路级辅助元件级元件级/链路级链路级测试测试元件级元件级/链路级链路级测试测试链路级测试元链路级测试元件级辅助件级辅助链路级链路级/元件级元件级/应用级测试应用级测试标准标准/工艺工艺/操作规范操作规范采购采购/预检预检装配装配检验检验维护定检维护定检数据中心等标准的PDS用户设备线束/制造业/专用设施/设备用户(测试的时间节点与内容测试的时间节点与内容/对象一览图对象一览图)供应商高可靠性前置期启动期交付期终止期(平稳运行期)延寿期如何打造可持续高可靠以太网线束如何打造可持续高可靠以太网线束(可持续质控链可持续质控链)主题主题抓好快速落地各个关键环节虚位虚位虚位虚位虚位现状现状全检？福禄克网络“威测”福禄克网络“威测”VERSIV2 物理层测试平台物理层测试平台新!统一平台/模块化战略，灵活配置铜缆，光缆（一级测试、二级OTDR测试）及光纤端面检测打造超级坚强的物理层福禄克网络福禄克网络尹岗TEL:EMAIL:更多技术咨询请访问福禄克网络官网：提问？谢谢！提问？谢谢！