自动驾驶电动汽车的计算与通信架构 车载网络通信架构

聚焦热点方向——汽车新四化。 推动技术创新——华为车载网络架构。 推动产业发展——华为公司30余年ICT领域的成熟经验，帮助车企造好车。 专业团队写作——公司Fellow带领的车载相关团队（芯片、架构、计算、硬件等领域）创作。

在汽车“新四化”的背景下，汽车的电子与电气架构（EEA）面临巨大的挑战。为应对这些挑战，华为公司面向自动驾驶电动汽车，提出了计算与通信架构（CCA）。本书介绍了CCA中的车载网络通信架构，从架构与拓扑、关键部件、通信协议、网络安全、功能安全、物理层传输和传输介质等方面，系统地展示了车载网络通信架构的核心理念，旨在向读者展示汽车EEA面临的问题，并提供卓有成效的解决方案，向业界传递先进的车载网络通信架构方法论。本书可以帮助读者了解车载网络通信架构，适合汽车电子行业的从业人员、工程师、研究人员，以及高校相关专业的学生阅读和学习。

邓抄军 华为公司Fellow，华为数据通信产品线首席硬件架构师。重点负责网络通信架构（包括IP网络通信架构和车载网络通信架构）的研究。曾主持华为NE40E/NE5000E路由器硬件架构的设计。多次获得国家科学技术进步奖二等奖，以及第十二届中国专利金奖等奖励。 杨宇蒙 华为主任工程师，深圳市海外高层次人才。英国剑桥大学博士。从事车载以太网、边缘计算、TSN等领域的研究与标准化工作，ISO/IEC TR 30164主编，行业标准《工业互联网边缘计算 总体架构与要求》主要起草人。发表10余篇论文，申请多项专利。 裴 华为车载网络产品架构师。从事车载网络通信架构、TSN、汽车网络SoA、车载通信芯片等车载网络技术的规划和设计工作，负责华为车载网络产品的架构设计和技术竞争力的规划。申请多项专利。 陈启昌 华为主任工程师。美国怀俄明大学博士。从事车载网络通信架构和以太网的创新研究，负责高可靠车载以太网环形网络架构的研发。申请20余项专利。 庞超 华为产品营销总监。上海交通大学硕士。拥有15年汽车行业的工作经验，先后从事整车设计、整车产品规划和智能电动汽车解决方案相关部件的产品规划等工作。曾参与规划华为智能车载网关。 栗明 华为数据通信网络高级工程师。具有15年数据通信网络领域的工作经验，熟悉交换机、路由器产品及相关的解决方案。目前主要研究IoT和工业互联网TSN技术。 方李明 华为公司技术专家，IEEE高级会员，英国班戈大学荣誉教授。从事网络物理层技术研究，包括DSL、DOCSIS、以太网物理层技术等。申请百余项专利，其中《远端串扰抵消方法、装置及信号发送装置和信号处理系统》获中国专利金奖。 孙宝亮 华为首席线缆技术专家，中国电子元件行业协会电接插元件分会理事。负责华为多代无线通信基站、网络通信设备、车载设备的线缆和连接器相关技术的研究和开发设计。参与多项IEC SC48B和IEC SC46F连接器标准的制定和评审工作。申请20余项专利。 李佳芯 华为首席专家助理。主要负责协助华为公司Fellow进行前端硬件、芯片技术等项目的探索，包括重要项目的资源整合和流程质量把控。 吕京飞 华为高级工程师。负责时钟同步方面的技术研究和同步标准工作。参与ITU-T G,827x系列事件同步标准、IEEE 1588标准，以及IEEE 802.1AS标准的制定，担任ITU-T同步标准编辑。

第1章 汽车电子与电气系统的发展趋势——从EEA到CCA
1.1 传统汽车EEA的发展历程
1.2 传统汽车EEA面临的挑战
1.2.1 技术挑战
1.2.2 商业挑战
1.3 车载CCA的发展现状与实践
1.3.1 车载CCA的发展现状
1.3.2 车载CCA的实践
参考文献
第2章 车载网络通信架构与拓扑
2.1 概述
2.1.1 车载网络通信架构与OSI参考模型层次的对应关系
2.1.2 以太网的数据链路层转发机制
2.1.3 以太网的各类物理层标准
2.2 环形网络架构
2.2.1 架构和拓扑
2.2.2 以太网环形网络协议
2.2.3 CCA环形网络协议
2.2.4 环形网络架构的优缺点
2.3 星形网络架构
2.3.1 架构和拓扑
2.3.2 星形网络协议
2.3.3 星形网络架构的优缺点
2.4 混合网络架构
2.4.1 架构和拓扑
2.4.2 混合网络架构的协议
2.4.3 混合网络架构的优缺点
2.5 其他非以太网车载网络通信技术
参考文献
第3章 车载网络通信架构的关键部件
3.1 概述
3.2 车载网关
3.2.1 传统CAN网关
3.2.2 集中式网关
3.2.3 分布式网关
3.2.4 车载网关的通信机制
3.3 车载网络通信架构软件
3.3.1 车载网络操作系统
3.3.2 车载网络管理软件
3.3.3 车载网络应用软件
参考文献
第4章 车载网络通信协议
4.1 概述
4.1.1 车载网络现有的通信协议
4.1.2 车载通信的发展趋势
4.2 二层确定性以太网协议
4.2.1 TSN协议族的发展历程
4.2.2 TSN协议的原理
4.2.3 时间同步协议
4.2.4 调度协议
4.2.5 帧抢占协议
4.2.6 可靠性协议
4.2.7 配置协议
4.2.8 车载通信模板
4.2.9 AVB协议族
4.3 二层车载网络扩展协议
4.3.1 VLAN技术与方案
4.3.2 VXLAN技术与方案
4.4 三层安全加密协议
4.4.1 IPsec基本概念
4.4.2 IPsec协议组成
4.5 四层应用通信协议
参考文献
第5章 车载网络通信架构的网络安全
5.1 网络安全架构
5.2 网络安全域的防护架构
5.3 硬件可信方案
5.3.1 概述
5.3.2 数据链路层硬件的安全通信
5.3.3 密钥管理
5.3.4 EVITA.HSM
5.3.5 TEE
参考文献
第6章 车载网络通信架构的功能安全
6.1 概述
6.2 汽车功能安全在车载网络通信架构中的实践
参考文献
第7章 车载以太网物理层传输
7.1 概述
7.2 物理层技术的关键概念
7.2.1 调制解调
7.2.2 传输信道
7.2.3 码间串扰
7.2.4 信道均衡
7.2.5 噪声、信噪比、信道容量与纠错
7.3 车载以太网技术
7.3.1 百兆/千兆车载以太网
7.3.2 Muli-G车载以太网
7.3.3 25 Gbit/s车载以太网
7.3.4 总线型车载以太网
7.4 供电技术
7.5 节能与唤醒技术
参考文献
第8章 车载以太网传输介质
8.1 通信电缆
8.1.1 通信电缆标准化的趋势
8.1.2 通信电缆的主要规格和性能要求
8.1.3 通信电缆的使用建议
8.2 通信连接器及其基本构件
8.3 光纤
8.4 车载系统EMC
8.4.1 电磁干扰的耦合机制
8.4.2 EMC标准
参考文献
缩略语