汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)分析

【摘要】隨著科技水平的提升和人們物質(zhì)精神追求的不斷提高，汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也越來越迅猛，并給人們帶來了很大的便利。在汽車環(huán)境當(dāng)中應(yīng)用汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，其傳輸介質(zhì)的特點會影響到汽車的可靠性、環(huán)境耐受性等。因此，對汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)進行分析是非常有必要的，能夠促進汽車網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性的提升。

【關(guān)鍵詞】汽車電子寬帶;通信網(wǎng)絡(luò);傳輸介質(zhì)

現(xiàn)階段帶有視頻功能的汽車影像服務(wù)越來越普遍，為了不影響駕駛員的注意力，在保證能夠為駕駛員提供信息的同時，會提供更加高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)。目前寬帶通信已經(jīng)從音響、多媒體、車載電視逐漸地發(fā)展到了全球定位系統(tǒng)、車載電話、傳感器互連裝置等方面，而這些裝置也逐漸地進入到了汽車領(lǐng)域，這體現(xiàn)出了人們在要求汽車基本性能的基礎(chǔ)上，對信息網(wǎng)絡(luò)和傳輸介質(zhì)的性能也提出了新的要求。

1. 汽車寬帶通信網(wǎng)絡(luò)

隨著時代的進步和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車寬帶通信網(wǎng)絡(luò)也由以往單一的音響、電視和多媒體向全球定位、傳感器互連等方向發(fā)展。目前在汽車電子寬帶通信中普遍應(yīng)用的是塑料光纖和石英多模光纖與連接器相連的組件，這兩種方式能夠在汽車環(huán)境下，開展視頻通信、安全監(jiān)測、音頻對話等網(wǎng)絡(luò)功能。其中計算機、電視顯示器、儀表盤、移動電話、GPS等等組合而成的是汽車電子娛樂信息多媒體系統(tǒng)。由發(fā)動機、變速箱、范策劃和防抱死等裝置與計算機相連接組合而成的是汽車控制高速局域網(wǎng)。由安全帶拉緊器、氣囊、壓力傳感器、溫度傳感器等組合而成的是汽車安全總線監(jiān)控系統(tǒng)。因此，汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)與計算機技術(shù)的結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享、滿足現(xiàn)代人的需求，并規(guī)避風(fēng)險。

2. 汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)

在最早期時低段的汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)采用的是線束的方式，也就是控制器局域網(wǎng)絡(luò)的方式，其傳輸速率能夠達到250kb/s，之后出現(xiàn)了D2B，使得傳輸速率提高到了11.2Mb/s，在目前的高端汽車電子通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，信息網(wǎng)絡(luò)傳輸、通信傳輸和娛樂傳輸實現(xiàn)了一體化，采用的是塑料光纖組網(wǎng)和石英多模光纖組網(wǎng)。應(yīng)用比較普遍的是媒體定位系統(tǒng)傳輸技術(shù)，此項技術(shù)已經(jīng)在全球的一百多種車型中得到了應(yīng)用，并且可以進行海量視頻的同步傳輸，能夠高效地進行IP分組數(shù)據(jù)的傳送，實現(xiàn)了150Mb/s的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸速率。根據(jù)此種發(fā)展趨勢為了可以達到1Gb/s的傳輸速率，以下將進行具體分析。

2.1 汽車線束

線束在汽車電子網(wǎng)絡(luò)中具有非常重要的地位，是對汽車的電子和電氣部件 進行連接的重要部分，主要的作用在于對電能的傳輸和信息的傳遞。在經(jīng)濟型汽車和豪華型汽車當(dāng)中，線束的編制具有一致性，都是由銅制的多芯軟電線并將其包裹在塑料的絕緣管內(nèi)制作而成的，并且需要與插件連接到一起。

汽車的線束產(chǎn)品主要功能是保證電能和電信號能夠進行有效地傳輸，在具體的應(yīng)用過程中由于用電設(shè)備的功率不同，在互連導(dǎo)線的過程中其所截面積的標(biāo)稱需要根據(jù)對額定電流的傳輸值進行確定，避免電氣出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象，對周圍的電路造成電磁干擾的問題。在這個過程中不僅要考慮電氣的性能，還要對車載的環(huán)境和布線的條件等進行考慮。線束非常容易制造，并且價格低廉，可以多節(jié)點進行，并且對電磁輻射具有一定的抑制性作用。目前傳輸信號的頻率是在不斷地上升的，所以雙絞線對的衰減現(xiàn)象也會隨之提高，并且容易發(fā)生近端串?dāng)_的現(xiàn)象，進而對傳輸?shù)乃俾十a(chǎn)生一定的不良影響，所以說線束更加適合在低速信號和電能傳輸中進行應(yīng)用。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車線束產(chǎn)品的傳輸速率會不斷地提高，重量會不斷地降低，更加適合在惡劣環(huán)境下的應(yīng)用。

2.2 塑料光纖

塑料光纖在應(yīng)用中具有波長、寬度寬、衰減系數(shù)適中，工作溫度幅度大等特點，并且質(zhì)量輕，芯徑大，連接起來更加容易，柔韌性能好，使用時間長，傳輸效率高，可寬帶使用，并且具有良好的抗電磁干擾性能，抗震動能力強，可靠性高，操作方便，維修簡單，應(yīng)用成本低。因此，在汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸中，利用塑料光纖介質(zhì)具有較大的優(yōu)勢。

在塑料光纖的應(yīng)用中，其是由漸變折射率塑料光纖和卡扣式連接器組合而成的，以一米長的塑料光纖連接線的插入耗損為例，耗損在3.0dB以下，抗拉強度在70N，在振動環(huán)境下具有光線不中斷的性能，符合我國、美國及歐洲的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 石英多模光纖

當(dāng)前的汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)中采用的石英多模光纖芯徑為62.5μm，外徑為125μm，通信波長為850nm和1300nm，在850nm波長下最小模式寬帶為100-800MHz·km，衰減系數(shù)在3dB/km。在1300nm波長下最小模式寬帶為200--1000MHz·km，衰減系統(tǒng)在1dB/km。隨著技術(shù)的不斷更新，近年來推出了一種Gb/s以太網(wǎng)用石英多模光纖與發(fā)光二極管光源的傳輸特點相吻合，可以在850nm和1300nm下進行最大距離的傳輸，其在汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)傳輸中的應(yīng)用是非常合適的。目前石英多模光纖與通信光纖連接器組合而成的組件，已經(jīng)被應(yīng)用到了高檔汽車當(dāng)中，其外觀與塑料光纖的組件具有相似性的特點。

3. 汽車光傳輸網(wǎng)絡(luò)分析

在對汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)進行研究中，為了使傳輸?shù)木嚯x得到提升，使傳輸線的抗擊干擾能力得到增強，能夠?qū)崿F(xiàn)一點到多點的傳輸，降低數(shù)字信號傳輸碼的錯誤率，可以采用光纖連接線和光收發(fā)器組合而成的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，并用這用網(wǎng)絡(luò)形式代替線束的應(yīng)用。光網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為樹型、星型和環(huán)型。其中樹型和星型需要應(yīng)用光纖耦合器，在分支數(shù)的設(shè)立上應(yīng)該參照節(jié)點數(shù)進行。在汽車中應(yīng)用光傳輸網(wǎng)絡(luò)，要求光收發(fā)器的體積要小，耗能量要低，可以采取直流低壓的供電方式。只有這樣才能夠與汽車內(nèi)的環(huán)境相適合，同時還要保證質(zhì)量，確保光接口與光纖組件對應(yīng)好。

在塑料光纖網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，光收發(fā)器采用的波長在650nm左右，寬帶的MHz在75--100。在具體的應(yīng)用過程中遇到高溫環(huán)境就會出現(xiàn)塑料光纖氧化降解的現(xiàn)象，導(dǎo)致電子躍進出現(xiàn)加快的現(xiàn)象，進而造成了光纖損耗的增大，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁|(zhì)量下降。同時，塑料光纖的低耗損應(yīng)用與石英光纖具有一定的差異，其適合應(yīng)用在窗口在650nm附近。這兩種光纖類型所應(yīng)用的光收發(fā)器件存在不兼容的現(xiàn)象，但是目前適合塑料光纖網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的光收發(fā)器件價格昂貴，增加了使用成本。

石英多模光纖組網(wǎng)與塑料光纖具有一致性的特點，也就是要應(yīng)用抗拉強度高、抗測壓能力強、抗彎曲性能好的材料制成，在與光纖連接器組合后成為光纖連接線，目前該種技術(shù)的制造已經(jīng)很成熟了，與之相配套的電子元件開發(fā)數(shù)量大，價格低，使用成本低。在汽車中應(yīng)用石英多模光纖寬帶具有耐溫性強、損耗小等特點，從整個上來看與塑料光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸相比具有一定的優(yōu)勢，也可以將其稱之為升級換代產(chǎn)品。

但是石英多模光纖組網(wǎng)也具有一定的缺陷，其中光纖芯徑與塑料光纖相比較小，光纖連接器與光發(fā)射器之間的對接容易因為汽車在劇烈震動后出現(xiàn)錯位的現(xiàn)象，這樣就會造成耦合進光纖的光能量出現(xiàn)減少的現(xiàn)象，導(dǎo)致光傳輸信號出現(xiàn)中斷，進而出現(xiàn)了誤碼或者信號傳輸中斷等問題。這樣一種偶發(fā)性的事故，容易發(fā)生在卡口式光纖連接器的組件上，也可能會發(fā)生在螺旋式光纖連接器的組件上，一般后者的發(fā)生概率更大。

4. 結(jié)束語：

綜上所述，以往在汽車電子寬帶通信中普遍應(yīng)用的線束逐漸被塑料光纖和石英多模光纖所代替，這兩種傳輸介質(zhì)具有抗電磁干擾性強、無串?dāng)_無電波、彎曲性良好等特點。同時，芯徑較大的石英多模光纖具有更高的穩(wěn)定性能，而且光纖連接器的制備較為方便，消耗成本較低，在汽車電子寬帶通信網(wǎng)絡(luò)傳輸中的應(yīng)用具有非常好的前景。

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作者簡介：熊力，男，漢，職稱講師，本科，研究方向：汽車檢測與維修。