芝能智芯出品随着汽车行业向智能化、电动化和自动驾驶的快速发展，车辆内部的数据传输需求日益增长。传统的铜缆传输方式在高速数据传输中面临着电磁兼容性（EMC）问题、信号衰减和带宽限制等挑战。在这样的背景下，一种新型的多千兆比特玻璃光纤汽车以太网标准——nGBASE-AU应运而生。
Part 1什么是nGBASE-AU？
nGBASE-AU是一种基于IEEE 802.3cz标准的新型汽车以太网技术，它专为汽车应用设计，支持2.5、5、10、25和50 Gb/s的数据传输速率。这项技术使用980纳米垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为光源，以确保在-40℃至+125℃的扩展温度范围内具有高可靠性，并且符合严格的EMC要求。
nGBASE-AU，即新型多千兆玻璃光纤汽车以太网标准，为汽车内部传感器和摄像头的连接提供了一种革命性的解决方案。
nGBASE-AU在为汽车应用提供高效、可靠的光学物理层。该标准涵盖了从2.5到50Gb/s的数据速率，支持高达40米的传输距离，并允许最多四个内联连接器。
它采用了980nm波长的VCSEL光源，在-40°C至+125°C的工作温度范围内确保了光源的高度可靠性。通过利用OM3玻璃光纤，nGBASE-AU能够自然地满足严格的电磁兼容性要求，同时提供了充足的链路预算，以便使用低成本、小型的汽车级光连接器。
● 相较于传统的铜缆，光纤具有以下优势：
◎ 抗电磁干扰：光纤不受电磁干扰，可以减少由车辆内部产生的电磁噪声。
◎ 信号传输距离：光纤可以支持更长的传输距离，同时保持高速数据传输。
◎ 尺寸和重量：光纤电缆比铜缆更轻、更细，有助于减轻车辆的重量。
◎ 可靠性：光纤在恶劣环境下（如高温、振动等）的稳定性更高。
Part 2nGBASE-AU的关键特性
nGBASE-AU标准的另一个亮点在于其简化的设计，这体现在低复杂度的数字信号处理（DSP）上。由于光纤的特性，光学收发器无需补偿频率相关的高衰减、老化效应或回声消除，从而大大简化了电子设计。
这种设计不仅减少了硅片面积，缩短了延迟时间，降低了功耗，还使得成本控制在较低水平。
此外，nGBASE-AU的连接器设计也进行了优化，插入损耗预算远高于其他标准，如nGBASE-SR，这意味着即使在恶劣的机械和化学负载条件下，连接器也能保持稳定性能，降低了对精确对准的要求，使得连接器可以设计得更为简单且成本低廉。
nGBASE-AU标准还引入了先进的诊断功能和依赖性机制，包括OAM信道，确保了系统的可靠性和可维护性。
同时，标准支持能量高效以太网（EEE），在低流量情况下节省电力，适应不对称率应用场景。nGBASE-AU的灵活性和可扩展性使其成为汽车工业中连接各种传感器、雷达、激光雷达等高速设备的理想选择，特别是对于那些需要集中高性能计算单元处理原始数据的应用场景，例如区域架构和传感器融合。
◎ 长传输距离：支持40米范围内的传输，适用于各种类型的车辆。
◎ 高可靠性：设计目标是少于15 FIT（故障间隔时间）和15年的使用寿命。
◎ 成本效益：利用OM3多模光纤、VCSEL和光电二极管等成熟组件，降低成本。
◎ 节能：支持能源高效以太网（EEE），在低流量条件下节省能源。
◎ 诊断和可靠性：具备高级诊断功能和OAM（操作、管理和维护）通道。
● 与传统的铜缆以太网技术相比，nGBASE-AU在多个方面展现出优势：
◎ EMC成本：光纤不需要复杂的EMC屏蔽，降低了成本。
◎ 传输速率：光纤可以支持更高的单通道传输速率，同时保持较低的延迟。
◎ 封装和功耗：光纤收发器的电子部分更简单，功耗更低。
为了实现标准化和互操作性，nGBASE-AU与Open Alliance、IEC和ISO等组织协同工作，确保了系统测试、PHY合规性、测试设备、光学线束要求等方面的一致性。例如，ISO 24581定义了车内光缆的通用要求和测试方法，ISO 21111系列则规定了多千兆位物理层设备和系统级别的符合性测试计划。
● nGBASE-AU技术在汽车领域的应用前景广阔，包括：
◎ 高速摄像头和传感器：用于自动驾驶和车辆环境感知的高清摄像头和雷达、激光雷达等传感器。
◎ 中央高性能计算单元：处理来自传感器的所有原始数据。
◎ 区域架构：车辆的电子架构正从传统的分布式向区域集中式转变，nGBASE-AU可以支持这种架构。
小结
nGBASE-AU标准的推出，标志着汽车以太网技术向前迈出了重要的一步。随着汽车电子系统的日益复杂化，光纤以太网将成为满足未来汽车高速、高可靠性数据传输需求的关键技术。这项技术不仅将推动汽车行业的发展，也将为其他领域的高速数据传输提供新的思路和解决方案。=