智能网联汽车网络系统
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（4）用于高安全性要求的系统：FlexRay本身不能确保系 统安全，但它具备大量功能以支持面向安全的系统设计
2020/6/19
4.2.3 FlexRay总线网络——应用
2020/6/19
4.2.4 MOST总线网络——定义
MOST（多媒体定向系统传输）总线是使用光纤或双绞线 作为传输介质的环形网络，可以同时传输音/视频流数据、 异步数据和控制数据，支持高达150Mbit/s的传输速率。
2020/6/19
4.2.1 CAN总线网络——特点
CAN总线采用双绞线作为传输介质，媒体访问方式为位仲裁，是一种多主总线
2020/6/19
4.2.1 CAN总线网络——特点
（1）多主控制：在总线空闲时，所有单元都可开始发送消息；
最先访问总线的单元可获得发送权；多个单元同时开始发送时，
发送高优先级ID(标识符)消息的单元可获得发送权
2020/6/19
4.2.4 MOST总线网络——应用
主要用于车载电视、车载电话、车载CD、车载互联网、 DVD导航等系统的控制；用在车载摄像头等行车系统
2020/6/19
四种常用总线网络传输速率与成本的比较
2020/6/19
4.2.5 以太网——定义
以太网（Ethernet）是由美国施乐（Xerox）公司创建，并 由施乐、英特尔（Intel）和数字装备（DEC）公司联合开 发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的 通信协议标准
（2）消息的发送：在CAN协议中，所有的消息都以固定的格
式发送；总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送
新消息；两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID的
每个位进行逐个仲裁比较；仲裁获胜（被判定为优先级最高）
的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进
行接收工作
2020/6/19
2020/6/19
4.1.1 网络的类型—车载网络类型
➢（3）C类高速网络：传输速率在125~1000kbit/s之间，对实时
性要求高，主要面向高速、实时闭环控制的多路传输网；主流
协议是高速CAN、FlexRay（服乐克思睿）等，主要用于发动
机控制、ABS、ASR、ESP、悬架控制等
➢（4）D类多媒体网络：传输速率在250kbit/s~100Mbit/s之间，
2020/6/19
百度文库
4.1.1 网络的类型—车载移动互联网
车载移动互联网是基于远距离通信技术构建的车辆与互联网之 间连接的网络，实现车辆信息与各种服务信息在车载移动互联 网上的传输，使智能网联汽车用户能够开展商务办公、信息娱 乐服务等
2020/6/19
4.1.2 网络的特点
（1）复杂化：智能网联汽车电控系统的网络体系结构复杂，
2020/6/19
4.2.1 CAN总线网络——应用
2020/6/19
4.2.2 LIN总线网络——定义
LIN是局部连接网络（Local Interconnect Network）的简称，也被称为局域网子系 统，是专门为汽车开发的一种低成本串行通信网络，用于实现汽车中的分布式电子 系统控制。LIN网络的数据传输速率为20kbit/s，属于低速网络，媒体访问方式为单 主多从，是一种辅助总线，辅助CAN总线工作；使用LIN总线可大大降低成本
（5）远程数据请求：可通过发送“遥控帧”请求其他单元发 送数据
2020/6/19
4.2.1 CAN总线网络——特点
（6）错误检测功能、错误通知功能、错误恢复功能 （7）故障封闭：CAN 总线可以判断出错误的类型是总线上暂
时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元 内部故障、驱动器故障、断线等）；当总线上发生持续的数据 错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去 （8）连接：CAN 总线可以同时连接多个单元，可连接的单元 总数理论上是没有限制的；但实际上可连接的单元数受总线上 的时间延迟及电气负载的限制；降低传输速率，可连接的单元 数增加；提高传输速率，则可连接的单元数减少
第4章 智能网联汽车网络系统
4.1 网络的类型与特点 4.2 车载网络 4.3 车载自组织网络 4.4 车载移动互联网
第1页
第2页
第3页
4.1 网络的类型与特点—类型
以车内总线通信为基础的车载网络 以短距离无线通信为基础的车载自组织网络 以远距离无线通信为基础的车载移动互联网络
第4页
4.1.1 网络的类型—车载网络类型
CAN是控制器局域网络（Controller Area Network）的简称， 是德国博世公司在1985年时为了解决汽车上众多测试仪器与控 制单元之间的数据传输，而开发的一种支持分布式控制的串行 数据通信总线。目前，CAN总线已经是国际上应用最广泛的网 络总线之一，它的数据信息传输速率最大为1Mbit/s，属于中 速网络，通信距离（无须中继）最远可达10km。
2020/6/19
4.2.3 FlexRay总线网络——特点
（1）数据传输速率高：最大传输速率可达到10Mbit/s，双 通道总数据传输速率可达到20Mbit/s，因此，应用在车载网 络上，FlexRay的网络带宽可以是CAN网络的20倍
（2）可靠性好：具有冗余数据传输能力的总线系统使用两 个相互独立的信道，每个信道都由一组双线导线组成；一 个信道失灵时，该信道应传输的信息可在另一条没有发生 故障的信道上传输；此外，总线监护器的存在进一步提高 了通信的可靠性
器，只采用片内振荡器就可以实现自同步，从而降低硬件成本
2020/6/19
4.2.2 LIN总线网络——特点
（5）几乎所有的MCU（微控制单元）均具备LIN所需硬件， 且实现费用较低
（6）网络通信具有可预期性，信号传播时间可预先计算 （7）通过主机节点可将LIN与上层网络（CAN）相连接，实
现LIN的子总线辅助通信功能，从而优化网络结构，提高网络 效率和可靠性 （8）LIN总线通信距离最大不超过40m
网络协议主要有MOST、以太网、蓝牙、ZigBee技术等，主要
用于要求传输效率较高的多媒体系统、导航系统等
➢（5）E类安全网络：传输速率为10Mbit/s，主要面向汽车安
全系统的网络
2020/6/19
4.1.1 网络的类型—车载网络类型
2020/6/19
4.1.1 网络的类型—车载自组织网络
车载自组织网络是基于短距离无线通信技术自主构建的V2V、 V2I、V2P之间的无线通信网络，实现V2V、V2I、V2P之间 的信息传输，使车辆具有行驶环境感知、危险辨识、智能控 制等功能，并能够实现V2V、V2I之间的协同控制
技术之间存在很大程度的异构性
2020/6/19
4.1.2 网络的特点
（3）网关互连的层次化架构：智能网联汽车电控系统和先进 驾驶辅助系统的网络体系结构具有层次化特点，它同时包括同 一网络子系统内不同ECU之间的通信和两个或多个网络子系统 所包含的ECU之间的跨网关通信等多种情况。如防碰撞系统功 能的实现依赖于安全子系统、底盘控制子系统、车身子系统以 及V2V、V2I、V2P之间的交互和协同控制
（4）通信节点组成和拓扑结构是变化的：智能网联汽车需要 实现V2V、V2I、V2P之间的通信，它的网络体系结构中包含 的通信节点和体系结构的拓扑结构是变化的
2020/6/19
4.2 车载网络
车载网络类型主要有CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太网等
2020/6/19
4.2.1 CAN总线网络——定义
2020/6/19
4.2.3 FlexRay总线网络——特点
（3）确定性：确定性数据传输用于确保时间触发区域内的 每条信息都能实现实时传输
（4）灵活性：灵活性是FlexRay总线的突出特点，体现在以 下方面：支持多种方式的网络拓扑结构，点对点连接、串级 连接、主动星形连接、混合型连接等；信息长度可配置，可 根据实际控制应用需求，为其设定相应的数据载荷长度；双 通道拓扑既可用于增加带宽，也可用于传输冗余的信息；周 期内静态、动态信息传输部分的时间都可随具体应用而改变
2020/6/19
4.2.2 LIN总线网络——特点
（1）LIN总线的通信是基于SCI数据格式，媒体访问采用单主 节点、多从节点的方式，数据优先级由主节点决定，灵活性好
（2）一条LIN总线最多可以连接16个节点，共有64个标识符 （3）LIN总线采用低成本的单线连接，传输速率最高可达
20kbit/s （4）不需要进行仲裁，同时在从节点中无须石英或陶瓷振荡
MOST25是第1代总线标准，最高可支持24.6Mbit/s的传输 速率，以塑料光纤作为传输介质；第2代标准MOST50的传 输速率是MOST25的2倍，采用塑料光纤、非屏蔽双绞线作 为 传 输 介 质 ； 第 3 代 标 准 MOST150 ， 不 仅 最 高 可 支 持 147.5Mbit/s 的传输速率，还解决了与以太网的连接等问题， MOST150将成为MOST总线技术发展的趋势。
（1）A类低速网络:传输速率一般小于10kbit/s（千比特每秒)，主流协议是LIN（局 域互联网络），主要用于电动门窗、电动座椅、照明系统等
（2）B类中速网络：传输速率在10~125kbit/s之间，对实时性要求不太高，主要面 向独立模块之间数据共享的中速网络；主流协议是低速CAN（控制器局域网络）， 主要用于故障诊断、空调、仪表显示
2020/6/19
4.2.3 FlexRay总线网络——应用
（1）替代CAN总线：数据传输速率要求超过CAN的应用， FlexRay替代多条CAN总线
（2）用做“数据主干网”：数据传输速率高，且支持多种 拓扑结构，非常适合于车辆主干网络，连接多个独立网络
（3）用于分布式测控系统：分布式测控系统用户要求确切 知道消息到达时间，且消息周期偏差非常小，如动力系统、 底盘系统的一体化控制中。
4.2.1 CAN总线网络——特点
（3）系统的柔软性：与总线相连的单元没有类似于“地址” 的信息；因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其他单元 的软硬件及应用层都不需要改变。
（4）高速度和远距离：当通信距离小于40 m时，CAN 总线的 传输速率可以达到1Mbit/s；通信速度与其通信距离成反比， 当其通信距离达到10 km时，其传输速率仍可以达到约5kbit/s
2020/6/19
4.2.2 LIN总线网络——应用
LIN网络主要应用于车窗、门锁、开关面板、后视镜等
2020/6/19
4.2.3 FlexRay总线网络——定义
FlexRay是一种用于汽车的高速可确定性的、具备故障容错 的总线系统。
汽车中的控制器件、传感器和执行器之间的数据交换主要 是通过CAN网络进行的。然而新的线控技术（X-by-wire） 系统设计思想的出现，导致车辆系统对信息传送速度尤其 是故障容错与时间确定性的需求不断增加；FlexRay通过在 确定的时间槽中传送信息，以及在两个通道上的故障容错 和冗余信息的传送，可以满足这些新增加的要求
它包含多达数百个ECU通信节点，ECU被划分到十几个不同
的网络子系统之中，由ECU产生的需要进行通信的信号个数多
达数千个
（2）异构化：为满足各个功能子系统在网络带宽、实时性、
可靠性和安全性的不同需求，CAN、LIN、FlexRay、MOST、
以太网、自组织网络、移动互联网等多种网络技术都将在智能
网联汽车上得到应用，因此，不同网络子系统中所采用的网络
以 太 网 包 括 标 准 以 太 网 （ 10Mbit/s ） 、 快 速 以 太 网 （100Mbit/s）、千兆以太网（1000Mbit/s）和万兆以太网 （10Gbit/s）
2020/6/19
4.2.5 以太网——特点
（1）数据传输速率高：最大传输速率能达到10Gbit/s，并 且还在提高，比任何一种现场总线都快
2020/6/19
4.2.4 MOST总线网络——特点
（1）保证低成本条件下，最高可以达到147.5Mbit/s的速率 （2）无论是否有主控计算机都可以工作 （3）支持声音和压缩图像的实时处理 （4）支持数据的同步和异步传输 （5）发送/接收器嵌有虚拟网络管理系统 （6）支持多种网络连接方式，提供MOST设备标准 （7）通过采用MOST，可以减轻线束的质量 （8）光纤网络不会受到电磁辐射干扰与搭铁环的影响
2020/6/19
4.2.3 FlexRay总线网络——应用
2020/6/19
4.2.4 MOST总线网络——定义
MOST（多媒体定向系统传输）总线是使用光纤或双绞线 作为传输介质的环形网络，可以同时传输音/视频流数据、 异步数据和控制数据，支持高达150Mbit/s的传输速率。
2020/6/19
4.2.1 CAN总线网络——特点
CAN总线采用双绞线作为传输介质，媒体访问方式为位仲裁，是一种多主总线
2020/6/19
4.2.1 CAN总线网络——特点
（1）多主控制：在总线空闲时，所有单元都可开始发送消息；
最先访问总线的单元可获得发送权；多个单元同时开始发送时，
发送高优先级ID(标识符)消息的单元可获得发送权
2020/6/19
4.2.4 MOST总线网络——应用
主要用于车载电视、车载电话、车载CD、车载互联网、 DVD导航等系统的控制；用在车载摄像头等行车系统
2020/6/19
四种常用总线网络传输速率与成本的比较
2020/6/19
4.2.5 以太网——定义
以太网（Ethernet）是由美国施乐（Xerox）公司创建，并 由施乐、英特尔（Intel）和数字装备（DEC）公司联合开 发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的 通信协议标准
（2）消息的发送：在CAN协议中，所有的消息都以固定的格
式发送；总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送
新消息；两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID的
每个位进行逐个仲裁比较；仲裁获胜（被判定为优先级最高）
的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进
行接收工作
2020/6/19
2020/6/19
4.1.1 网络的类型—车载网络类型
➢（3）C类高速网络：传输速率在125~1000kbit/s之间，对实时
性要求高，主要面向高速、实时闭环控制的多路传输网；主流
协议是高速CAN、FlexRay（服乐克思睿）等，主要用于发动
机控制、ABS、ASR、ESP、悬架控制等
➢（4）D类多媒体网络：传输速率在250kbit/s~100Mbit/s之间，
2020/6/19
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4.1.1 网络的类型—车载移动互联网
车载移动互联网是基于远距离通信技术构建的车辆与互联网之 间连接的网络，实现车辆信息与各种服务信息在车载移动互联 网上的传输，使智能网联汽车用户能够开展商务办公、信息娱 乐服务等
2020/6/19
4.1.2 网络的特点
（1）复杂化：智能网联汽车电控系统的网络体系结构复杂，
2020/6/19
4.2.1 CAN总线网络——应用
2020/6/19
4.2.2 LIN总线网络——定义
LIN是局部连接网络（Local Interconnect Network）的简称，也被称为局域网子系 统，是专门为汽车开发的一种低成本串行通信网络，用于实现汽车中的分布式电子 系统控制。LIN网络的数据传输速率为20kbit/s，属于低速网络，媒体访问方式为单 主多从，是一种辅助总线，辅助CAN总线工作；使用LIN总线可大大降低成本
（5）远程数据请求：可通过发送“遥控帧”请求其他单元发 送数据
2020/6/19
4.2.1 CAN总线网络——特点
（6）错误检测功能、错误通知功能、错误恢复功能 （7）故障封闭：CAN 总线可以判断出错误的类型是总线上暂
时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元 内部故障、驱动器故障、断线等）；当总线上发生持续的数据 错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去 （8）连接：CAN 总线可以同时连接多个单元，可连接的单元 总数理论上是没有限制的；但实际上可连接的单元数受总线上 的时间延迟及电气负载的限制；降低传输速率，可连接的单元 数增加；提高传输速率，则可连接的单元数减少
第4章 智能网联汽车网络系统
4.1 网络的类型与特点 4.2 车载网络 4.3 车载自组织网络 4.4 车载移动互联网
第1页
第2页
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4.1 网络的类型与特点—类型
以车内总线通信为基础的车载网络 以短距离无线通信为基础的车载自组织网络 以远距离无线通信为基础的车载移动互联网络
第4页
4.1.1 网络的类型—车载网络类型
CAN是控制器局域网络（Controller Area Network）的简称， 是德国博世公司在1985年时为了解决汽车上众多测试仪器与控 制单元之间的数据传输，而开发的一种支持分布式控制的串行 数据通信总线。目前，CAN总线已经是国际上应用最广泛的网 络总线之一，它的数据信息传输速率最大为1Mbit/s，属于中 速网络，通信距离（无须中继）最远可达10km。
2020/6/19
4.2.3 FlexRay总线网络——特点
（1）数据传输速率高：最大传输速率可达到10Mbit/s，双 通道总数据传输速率可达到20Mbit/s，因此，应用在车载网 络上，FlexRay的网络带宽可以是CAN网络的20倍
（2）可靠性好：具有冗余数据传输能力的总线系统使用两 个相互独立的信道，每个信道都由一组双线导线组成；一 个信道失灵时，该信道应传输的信息可在另一条没有发生 故障的信道上传输；此外，总线监护器的存在进一步提高 了通信的可靠性
器，只采用片内振荡器就可以实现自同步，从而降低硬件成本
2020/6/19
4.2.2 LIN总线网络——特点
（5）几乎所有的MCU（微控制单元）均具备LIN所需硬件， 且实现费用较低
（6）网络通信具有可预期性，信号传播时间可预先计算 （7）通过主机节点可将LIN与上层网络（CAN）相连接，实
现LIN的子总线辅助通信功能，从而优化网络结构，提高网络 效率和可靠性 （8）LIN总线通信距离最大不超过40m
网络协议主要有MOST、以太网、蓝牙、ZigBee技术等，主要
用于要求传输效率较高的多媒体系统、导航系统等
➢（5）E类安全网络：传输速率为10Mbit/s，主要面向汽车安
全系统的网络
2020/6/19
4.1.1 网络的类型—车载网络类型
2020/6/19
4.1.1 网络的类型—车载自组织网络
车载自组织网络是基于短距离无线通信技术自主构建的V2V、 V2I、V2P之间的无线通信网络，实现V2V、V2I、V2P之间 的信息传输，使车辆具有行驶环境感知、危险辨识、智能控 制等功能，并能够实现V2V、V2I之间的协同控制
技术之间存在很大程度的异构性
2020/6/19
4.1.2 网络的特点
（3）网关互连的层次化架构：智能网联汽车电控系统和先进 驾驶辅助系统的网络体系结构具有层次化特点，它同时包括同 一网络子系统内不同ECU之间的通信和两个或多个网络子系统 所包含的ECU之间的跨网关通信等多种情况。如防碰撞系统功 能的实现依赖于安全子系统、底盘控制子系统、车身子系统以 及V2V、V2I、V2P之间的交互和协同控制
（4）通信节点组成和拓扑结构是变化的：智能网联汽车需要 实现V2V、V2I、V2P之间的通信，它的网络体系结构中包含 的通信节点和体系结构的拓扑结构是变化的
2020/6/19
4.2 车载网络
车载网络类型主要有CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太网等
2020/6/19
4.2.1 CAN总线网络——定义
2020/6/19
4.2.3 FlexRay总线网络——特点
（3）确定性：确定性数据传输用于确保时间触发区域内的 每条信息都能实现实时传输
（4）灵活性：灵活性是FlexRay总线的突出特点，体现在以 下方面：支持多种方式的网络拓扑结构，点对点连接、串级 连接、主动星形连接、混合型连接等；信息长度可配置，可 根据实际控制应用需求，为其设定相应的数据载荷长度；双 通道拓扑既可用于增加带宽，也可用于传输冗余的信息；周 期内静态、动态信息传输部分的时间都可随具体应用而改变
2020/6/19
4.2.2 LIN总线网络——特点
（1）LIN总线的通信是基于SCI数据格式，媒体访问采用单主 节点、多从节点的方式，数据优先级由主节点决定，灵活性好
（2）一条LIN总线最多可以连接16个节点，共有64个标识符 （3）LIN总线采用低成本的单线连接，传输速率最高可达
20kbit/s （4）不需要进行仲裁，同时在从节点中无须石英或陶瓷振荡
MOST25是第1代总线标准，最高可支持24.6Mbit/s的传输 速率，以塑料光纤作为传输介质；第2代标准MOST50的传 输速率是MOST25的2倍，采用塑料光纤、非屏蔽双绞线作 为 传 输 介 质 ； 第 3 代 标 准 MOST150 ， 不 仅 最 高 可 支 持 147.5Mbit/s 的传输速率，还解决了与以太网的连接等问题， MOST150将成为MOST总线技术发展的趋势。
（1）A类低速网络:传输速率一般小于10kbit/s（千比特每秒)，主流协议是LIN（局 域互联网络），主要用于电动门窗、电动座椅、照明系统等
（2）B类中速网络：传输速率在10~125kbit/s之间，对实时性要求不太高，主要面 向独立模块之间数据共享的中速网络；主流协议是低速CAN（控制器局域网络）， 主要用于故障诊断、空调、仪表显示
2020/6/19
4.2.3 FlexRay总线网络——应用
（1）替代CAN总线：数据传输速率要求超过CAN的应用， FlexRay替代多条CAN总线
（2）用做“数据主干网”：数据传输速率高，且支持多种 拓扑结构，非常适合于车辆主干网络，连接多个独立网络
（3）用于分布式测控系统：分布式测控系统用户要求确切 知道消息到达时间，且消息周期偏差非常小，如动力系统、 底盘系统的一体化控制中。
4.2.1 CAN总线网络——特点
（3）系统的柔软性：与总线相连的单元没有类似于“地址” 的信息；因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其他单元 的软硬件及应用层都不需要改变。
（4）高速度和远距离：当通信距离小于40 m时，CAN 总线的 传输速率可以达到1Mbit/s；通信速度与其通信距离成反比， 当其通信距离达到10 km时，其传输速率仍可以达到约5kbit/s
2020/6/19
4.2.2 LIN总线网络——应用
LIN网络主要应用于车窗、门锁、开关面板、后视镜等
2020/6/19
4.2.3 FlexRay总线网络——定义
FlexRay是一种用于汽车的高速可确定性的、具备故障容错 的总线系统。
汽车中的控制器件、传感器和执行器之间的数据交换主要 是通过CAN网络进行的。然而新的线控技术（X-by-wire） 系统设计思想的出现，导致车辆系统对信息传送速度尤其 是故障容错与时间确定性的需求不断增加；FlexRay通过在 确定的时间槽中传送信息，以及在两个通道上的故障容错 和冗余信息的传送，可以满足这些新增加的要求
它包含多达数百个ECU通信节点，ECU被划分到十几个不同
的网络子系统之中，由ECU产生的需要进行通信的信号个数多
达数千个
（2）异构化：为满足各个功能子系统在网络带宽、实时性、
可靠性和安全性的不同需求，CAN、LIN、FlexRay、MOST、
以太网、自组织网络、移动互联网等多种网络技术都将在智能
网联汽车上得到应用，因此，不同网络子系统中所采用的网络
以 太 网 包 括 标 准 以 太 网 （ 10Mbit/s ） 、 快 速 以 太 网 （100Mbit/s）、千兆以太网（1000Mbit/s）和万兆以太网 （10Gbit/s）
2020/6/19
4.2.5 以太网——特点
（1）数据传输速率高：最大传输速率能达到10Gbit/s，并 且还在提高，比任何一种现场总线都快
2020/6/19
4.2.4 MOST总线网络——特点
（1）保证低成本条件下，最高可以达到147.5Mbit/s的速率 （2）无论是否有主控计算机都可以工作 （3）支持声音和压缩图像的实时处理 （4）支持数据的同步和异步传输 （5）发送/接收器嵌有虚拟网络管理系统 （6）支持多种网络连接方式，提供MOST设备标准 （7）通过采用MOST，可以减轻线束的质量 （8）光纤网络不会受到电磁辐射干扰与搭铁环的影响