10BASE－T1S开创车载网络的未来

多年来，汽车网络一直受到 CAN 和 LIN 等传统协议的局限。这些老旧的系统设计于较为简单的时代，已难以应对现代数据需求的重压。CAN 和 LIN 较为复杂，减缓了创新步伐，并且需要昂贵的网关来连接分散的架构。而 10BASE-T1S 的出现则打破了这一局面：它是一种基于以太网的精简解决方案，旨在超越传统布线的局限，并实现区域架构(zonal architectures) 和边缘节点集成。

撰文：Molex莫仕

电气与电子工程师协会 (IEEE) 推出了 10BASE-T1S 标准，旨在支持汽车行业从传统的网络协议(例如控制器局域网 (CAN) 和本地互连网络 (LIN))过渡到新技术。这一基于以太网的标准提供了一种精简且可扩展的解决方案，能够实现统一的网络架构，从而简化车载连接、降低系统复杂性并支持未来的扩展。

10BASE-T1S 的主要功能包括：

• 通过单根双绞线实现 10Mbps 以太网传输

• 多点拓扑结构——多个节点共用一根网线

• 简化网络设计，降低对网关的依赖

• 兼容区域架构和边缘节点集成

这些特性使 10BASE-T1S 成为一项及时且具有变革意义的创新。它顺应了汽车行业向集中式计算、空中升级和确定性通信发展趋势的趋势，配套的电缆和互连基础设施提高了对时间要求较高的 ADAS 传感器网络的可靠性，同时帮助工程师降低布线复杂性、重量和系统总成本。

10BASE-T1S 在车辆网络设计中的关键优势

传统的汽车通信协议，例如 CAN 和 LIN，并非为满足现代车辆不断发展的连接需求而设计。如今，工程师们面临着日益增多的电子控制单元 (ECU) 数量、更严格的封装限制以及对更快、更可靠的通信的需求，尤其是在高级驾驶辅助系统 (ADAS)、信息娱乐系统和车身控制系统等系统中。现有解决方案通常依赖于复杂的网关配置和协议转换，这会增加成本。

10BASE-T1S 具有几个关键优势，可以直接应对这些挑战：

• 减少布线和连接器：多点连接功能允许多个节点共用一根双绞线，从而显着减少总线缆长度、重量和整体系统成本。

• 增强网络弹性：与点对点链路不同，10BASE-T1S 可隔离故障，因此单个节点故障不会中断整个网络。

• 降低系统重量和成本：简化的线束和更少的网关可降低物料清单 (BOM) 和车辆重量。

• 增强可扩展性：该解决方案可在区域架构内轻松扩展，无需大量返工或重新验证。

• 支持确定性通信：物理层冲突避免(PLCA)可确保可预测的传输时间，这对于时间敏感型应用至关重要。

• 以太网兼容性：10BASE-T1S 可与现有以太网骨干网无缝集成，从而在车辆上实现统一的网络协议。

10BASE-T1S 通过简化网络设计并支持实时响应，弥合了传统通信方案碎片化与下一代车辆中预期的基于软件定义的以太网系统之间的差距。对于电气设计工程师而言，采用 10BASE-T1 代表着向前迈出的战略性一步。

克服信号完整性和电磁兼容性挑战

虽然 10BASE-T1S 简化了网络拓扑结构，但仍然需要精确的系统设计才能成功实施，尤其是在性能和法规遵从性至关重要的情况下。幸好，许多最常见的信号完整性 (SI) 和电磁兼容性 (EMC) 挑战都已被业界理解，并且通过正确的设计方法和组件，这些挑战也越来越容易应对。

为确保 10BASE-T1S 系统运行稳定可靠，有两个关键的关注领域。

首先，业界已证明特制连接器和现成连接器均能够在 10BASE-T1S 速度下提供可靠的性能。然而，为了充分发挥多点连接能力，现有系统可能需要对连接器进行改造。即使解绞长度略有增加，也可能导致阻抗失配、模式转换和电磁干扰 (EMI) 升高，因此精确的电缆端接和绞合管理对于获得最佳信号质量至关重要。

其次，现成连接器通常缺乏明确的阻抗特性，因此如果没有合适的工具和专业知识，很难对其进行仿真。然而，借助正确的建模技术，仍然可以对这些配置进行可靠而准确的评估。

这些物理层方面的考虑非但不会构成障碍，反而为简化系统设计和减少试错次数提供了契机。通过应用仿真最佳实践和成熟的互连策略，电气工程师可以充满信心地进行构建，因为他们知道其 10BASE-T1S 实现方案稳定、可扩展且已准备好投入生产。

如何充分发挥 10BASE-T1S 的潜力

为了使 10BASE-T1S 集成更轻松、更快捷、更可靠，下一代硬件必须能够应对电气设计团队每天面临的各种细微而实际的挑战。理想的解决方案套件应具备以下功能：

• 经过验证的线缆性能：全面的信号完整性和电磁兼容性验证，包括时域反射计 (TDR) 分析，确保对线缆解绞和阻抗进行精确控制。

• 强大的多路连接器建模：对复杂的、非阻抗控制连接器进行精确仿真，预测信号路径行为，消除猜测。

• 紧凑型互连方案：这些解决方案旨在最大限度地缩小封装尺寸和线缆体积，是空间受限的菊花链式配置的理想之选。

• 系统级仿真保真度：硬件在实验室中的表现与仿真结果一致，可减少迭代次数，并最大限度地减少后期的意外情况。

汽车以太网的浪潮即将到来

高级驾驶辅助系统(ADAS)日益复杂，以及向软件定义汽车的转变，对更简单、更具可扩展性的网络解决方案提出了更高的要求。10BASE-T1S 将以太网更靠近边缘，支持区域架构，减少布线，并为面向未来的平台奠定基础。

作为其在基于以太网的汽车网络领域长期投资的一部分，Molex 莫仕正在开发一套完整的端到端解决方案，以充分发挥 10BASE-T1S 的优势。该解决方案利用了 Molex 莫仕二十多年来在市场上久经考验的专利互连技术，并经过改进以满足 OEM 对紧凑、经济高效和轻量化设计的需求。通过结合连接器、线缆和模块级的创新，Molex 莫仕实现了多点以太网架构的无缝集成，从而降低了布线复杂性，提高了可扩展性，并加速了向区域和软件定义车辆平台的过渡。

了解 Molex莫仕如何打造下一代车辆连接技术，并支持向统一以太网通信的演进。Molex莫仕提供适用于 10BASE-T1S 多点架构的最小连接器解决方案，帮助 OEM 和一级供应商简化集成、降低系统成本和重量，并加速向区域和软件定义车辆平台的转型。

探索适用于汽车以太网的先进连接解决方案。