C114訊 5月30日消息（岳明）本周，“2025車載光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”在上海成功舉辦，活動匯聚了車載光通信領(lǐng)域的專家學(xué)者和上下游全產(chǎn)業(yè)鏈廠商，共同深入探討了車載光通信產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系、前沿技術(shù)、創(chuàng)新應(yīng)用與未來發(fā)展戰(zhàn)略。
蘇州大學(xué)劉寧教授在期間發(fā)表了題為《車載光網(wǎng)絡(luò)的新架構(gòu)與技術(shù)》的演講，并針對目前車載光網(wǎng)絡(luò)的需求、技術(shù)挑戰(zhàn)以及潛在解決方案進(jìn)行了分享。作為國內(nèi)最早進(jìn)行車載光通信研究的學(xué)者之一，劉寧教授團(tuán)隊搭建了完備的光通信系統(tǒng)與硅光器件實(shí)驗(yàn)環(huán)境平臺，并對面向未來L4/L5級自動駕駛所需的車載光網(wǎng)絡(luò)新架構(gòu)進(jìn)行了深入研究。
他分析稱，從需求方面來看，汽車智慧座艙需要更多的顯示屏，這些顯示屏的傳輸速率需求快速增長。同時，智能駕駛帶來傳感器的類型和數(shù)量大大增加，傳感器融合技術(shù)需要未壓縮的傳感器數(shù)據(jù)。自動駕駛級別的提升也在推動車載攝像頭像素升級，如特斯拉HW5計劃采用800萬像素，索尼1700萬像素攝像頭探測距離可達(dá)250米。高像素攝像頭可部分替代激光雷達(dá)功能，但需超高帶寬支持。通過將這些需求進(jìn)行量化發(fā)現(xiàn)，全高清像素方案的帶寬可能突破200Gbps，這成為推動新架構(gòu)的主要原因。
如今，汽車電子電氣架構(gòu)（EEA）已從分布式架構(gòu)向域集中式架構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，未來則將進(jìn)一步朝著區(qū)域集中式架構(gòu)升級遷移。區(qū)域集中式架構(gòu)將會類似現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)一樣分為骨干網(wǎng)+接入網(wǎng)兩個部分，骨干網(wǎng)承載多攝像頭/屏幕的匯聚流量，傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)線纜無法滿足這樣的超高帶寬需求。
傳統(tǒng)電纜如車載以太網(wǎng)最多只能支持10Gbps，屏蔽線纜存在彎折損壞和距離限制的問題。因此，光纖成為可行的替代方案，但車載環(huán)境相較于數(shù)據(jù)中心環(huán)境存在不同的挑戰(zhàn)——高溫（引擎艙可高達(dá)125℃）、振動、灰塵等。特別是激光器在高溫下可能失效，連接器的灰塵問題會導(dǎo)致信號衰減。現(xiàn)有的IEEE 802.3cz標(biāo)準(zhǔn)支持50Gbps，面向未來L4/L5自動駕駛所需的更高帶寬是明顯不足的。
針對于此，劉寧教授團(tuán)隊提出了兩種創(chuàng)新架構(gòu)：一種是采用中央集中式處理架構(gòu)，通過復(fù)用車載GPU算力替代專用DSP芯片，在接收端統(tǒng)一處理信號補(bǔ)償，采用NRZ+FTN技術(shù)，避免高成本PAM4調(diào)制，降低成本并利用現(xiàn)有算力；另一種是遠(yuǎn)端集中式光源和硅光調(diào)制芯片搭配，將光源集中放置，激光器與調(diào)制器分離，激光器放在溫度可控區(qū)域（如駕駛艙），調(diào)制器靠近攝像頭，通過硅光技術(shù)實(shí)現(xiàn)高溫耐受。同時采用單模光纖加分光器結(jié)構(gòu)，兼容點(diǎn)對多點(diǎn)拓?fù)洌瑴p少M(fèi)PN噪聲，還支持激光器備份提高可靠性。據(jù)了解，劉寧教授團(tuán)隊已在光通信領(lǐng)域頂級期刊Journal of Lightwave Technology針對前述創(chuàng)新架構(gòu)進(jìn)行了論文發(fā)表。
值得注意的是，劉寧教授在演講中給出了一組非常直觀且令人印象深刻的數(shù)據(jù)：相關(guān)光模塊市場規(guī)模增長預(yù)測，2020年至2025年期間，全球FTTx光模塊市場出貨量將從6289萬只增長到9208萬只；相比之下，潛在的汽車光模塊市場空間非常巨大，如今全球每年機(jī)動車產(chǎn)量近億臺，僅按4對光模塊/車進(jìn)行計算，其規(guī)模已經(jīng)是FTTx市場的4倍。
“利用車載網(wǎng)絡(luò)上下行非對稱帶寬需求特性，采用中央節(jié)點(diǎn)集中信號處理可以使用低帶寬器件實(shí)現(xiàn)上行信號的高速傳輸，提高光器件可靠性。”劉寧教授在對上述創(chuàng)新架構(gòu)進(jìn)行分析時指出，“通過將光源拉遠(yuǎn)到駕駛艙或電池處集中放置，區(qū)域節(jié)點(diǎn)引入硅光調(diào)制器，可提高寬溫域下的光器件可靠性。同時，復(fù)用400G數(shù)據(jù)中心光模塊中的硅光芯片產(chǎn)業(yè)鏈可以降低硅光器件成本。”
最后，他強(qiáng)調(diào)，光纖不只是一個良好的通信的載體，同時也是一個分布式傳感的載體，因此未來可考慮將光通信和光纖傳感融合在一起。另一方面則是光無線通感的融合，也即復(fù)用激光雷達(dá)光源實(shí)現(xiàn)V2X光無線通信，補(bǔ)充射頻短板。此外還有車載網(wǎng)與車聯(lián)網(wǎng)的融合，車載網(wǎng)內(nèi)的信息提供給車聯(lián)網(wǎng)，車聯(lián)網(wǎng)指導(dǎo)車載網(wǎng)實(shí)現(xiàn)超視距信息輔助下的自動駕駛決策，提高道路安全和交通效率。
