汽车系统不断演进，如果我们对比20年前，这些变化是非常显著的。以前，车辆主要是机械式的，带有一些液压制动子系统，电子设备仅限于简单的照明电路、点火系统和蓄电池充电。电子子系统之间进行直接的线束连接是可行的，虽然有些线束很复杂，但在当时这种方法是可管理的。

即使是在车内音响系统刚推出时，布线需求也相对简单，包括电源和与扬声器和天线的简单连接。在本世纪之交，汽车中的电子设备数量开始大幅增长，这是由车轮传感器（用于辅助牵引力控制和防抱死制动系统）以及碰撞传感器（用于展开安全气囊）驱动的。这导致了基于分布式电子控制单元（ECU）引入。

技术不断发展，高度可靠的电子系统为车辆提供安全性、效率和舒适性。通过向转向、制动、牵引力和扭矩系统提供动力辅助，帮助驾驶员保持对车辆的控制，比如包括电子稳定程序（ESP）、电动助力转向（EPS）、主动悬架和ABS都属于此类功能。另外，车辆中不太重要的系统，如照明、挡风玻璃雨刮器、门锁、车窗、天窗和日益复杂的信息娱乐系统也实现了电子控制，每个系统都有自己的控制模块，需要与整个车辆的其他系统进行通信。

最近，高级驾驶员辅助系统（ADAS）正添加到更多的车辆上，甚至包括入门级市场。这些复杂的系统采用多个复杂传感器，以提供各种各样的安全相关和便利性。

例如，支持ADAS的摄像头提供了额外的功能，例如360度视图协助停车。一些高端车辆现在有多达十几个摄像头。随着这些系统越来越依赖于摄像头来提供安全相关的功能，对更高分辨率的需求也在不断增加，这导致需要在整个车辆中可靠、安全地传输的数据量不断增加。

很明显，如果汽车制造商没有从最初的线束中走出来，汽车内部技术的扩展就不可能实现。然而，他们确实研究了多路复用和联网的方法，以提高连接性，同时减少系统之间的物理连接。

车载网络（IVN）协议

即使是入门级车辆现在也包含几十个ecu，产生数百个甚至数千个信号，需要在车辆周围进行路由。一个线束，连同其相关的连接器，能够将所有的电力和数据信号传送到现代车辆上，这是大、重、复杂和昂贵，这是不切实际的。此外，每个线束将完全定义为一系列车辆中的一个车型。车联网解决了这些问题，但它有自己的设计考虑。

ECU及其相关系统的要求差别很大，这取决于设备类型及其功能。诸如速度和带宽、允许的抖动和响应时间（延迟）以及冗余级别等参数都有很大的不同，并且都会对连接要求以及网络协议等产生影响。例如，构成ADAS系统一部分的前向摄像头不断地传输大量的高度关键的数据，而提供燃油油位信息的传感器仅相对不频繁地发送简单的数据包。

随着时间的推移，许多不同的汽车网络解决方案持续发展，以配合车辆内数据传输的需求。

本地互联网络（LIN）：这是相对较低的带宽，提供高达20 kbps的速度，因此主要用于成本和简单性是主要驱动因素的子系统。

控制器局域网（CAN）：该标准由Bosch在20世纪80年代开发，并于1994年成为ISO标准，是应用最广泛的车辆网络，每年有数亿个节点。提供高达1 Mbps的速度，主要用途是将ECU连接到各种传感器。CAN提供多路复用功能，允许传感器在一个或多个ECU之间共享。CAN使用一对简单的双绞线铜线，与传统的布线机方法相比，可将所需的电线数量减少40%。

FlexRay通信总线：由于CAN受到其速度的限制，FlexRay协议的开发旨在为有线驱动和线控转向等应用提供高达10 Mbps的网络速度，FlexRay协议可以适应多种网络拓扑。

MOST总线：这一专有标准，开发用于传输音频、视频、语音和数据信号，提供高达150Mbps的速度。

这些协议不断发展，以满足现代车辆不断变化（和更高要求）的需求。例如，Bosch在2012年的国际CAN大会上展示了新版本的CAN，被称为CAN-FD，结合了CAN的核心特性，具有更高的数据速率和更大的数据有效负载。

车辆网络内的分层

在网络延迟和响应能力方面，车辆中不同的子系统有不同的需求。这将影响车辆网络协议的选择。例如，有线转向信号的重要性高于更改无线电频道的请求，并且必须适当配置网络。

通常，一辆车被分成几个领域，这些领域将不同的特性、功能和需求分组。出于安全、排放和立法原因，两个常见领域——动力传动系统（发动机和变速器的控制）和底盘（悬架、转向和制动的控制）通常具有“硬实时”响应要求。动力传动系统包括保持发动机的最高能量控制水平，以及达到最高的污染物控制水平。这种控制水平要求传感器的快速采样（以毫秒为单位）、相对大功率的微控制器以及与其他领域频繁的数据交换。

底盘领域是至关重要的安全，因为这包括稳定功能，ABS和越来越多的线控转向。数据要求与动力传动系统领域的数据要求相似，安全方面引入了可以使用时间触发或确定性联网技术。在车身领域内有各种各样的功能，包括车灯、车窗、车门、气候控制、挡风玻璃雨刮器等等，这些功能倾向于在它们之间交换相对较小的信息包，主要是对来自车辆乘员的输入做出响应。

远程通信/信息娱乐是车辆通信的一个日益重要的方面，包括导航系统、免提电话、音频系统和远程诊断。这个领域不是由时间敏感的消息驱动的，而是由多媒体数据流驱动的，其中信号完整性和数据隐私是最重要的要求。随着车辆之间以及与周围世界的联系越来越紧密，无线通信和相关安全在这里变得越来越重要。

虽然动力传动系统、底盘、车身和远程信息处理是四个主要领域，但安全功能（如碰撞传感器、安全气囊展开、车道偏离警告、自适应巡航控制（ACC）和驾驶员监控）的增加导致了另一个领域的定义，现在通常称为“主动和被动安全”。

车辆网络的未来

车辆功能开发和添加的速度对许多现有网络协议的性能提出了挑战。汽车制造商正在寻找未来汽车电子技术的发展方向。

随着车辆复杂性的不断增加，与其他车辆和周边基础设施（如智能城市）的通信变得普遍，因此车辆结构将发生变化。以太网很可能将成为车辆网络的主流技术，促进从基于信号的通信向面向服务的体系结构的过渡。

以太网经常被认为是未来车辆网络的一个可能的选择，因为它带来了在整个车辆中围绕单一网络标准进行统一的潜力。以太网有许多优点，尤其是它已经建立并被广泛理解，有现成的组件供应和相关的规模经济，可用带宽在千兆位，并且正在开发10 Gbps。

以太网作为车辆网络解决方案的一个问题是其延迟，这使得它不太适合安全关键型应用。然而，最新的如10BASE-T1S，是一个10Mbps的无冲突标准，通过一个双绞线传输，内置仲裁用于节点访问和实时性保证，正在为车辆网络技术的未来铺平道路。