如何应对汽车高速连接的挑战？非屏蔽双绞线传输实现4Gbps数据传输

从福特T型汽车到现在的特斯拉，汽车的电气化程度变化很大。随着雷达、LiDAR和V2X等技术的革新，汽车正在变成一个“车轮上的数据中心”。对于汽车内的各种不同的连接和数据传输也提出了更高的需求。我们需要更高的带宽、更低的延时。当然我们还希望整体的设计能够更加的简单，同时具有更好的灵活性。

Valens提供的HDBaseT技术可以在一根非屏蔽双绞线上就可以实现高达4Gbps的数据传输速率，并且在这一根线上可以连接数据、音频、控制信号、USB、PCIe多种接口。这项技术最初只是应用于专业音视频领域，但是几年前Valens意识到汽车正在成为一个“车轮上的数据中心”， 应用到非常嘈杂（车内繁多的线缆、连接器和设备导致高的电磁干扰）的汽车环境中，以满足日益提高的带宽需求。

21ic针对这一行业顶尖链路技术对Valens的团队进行了采访，以下是部分问答实录。

HDBaseT技术是什么？

Valens公司的HDBaseT汽车技术是最稳定可靠的超高速链路技术——信号传输速度的提升以及线缆长度都将影响信道性能。通过结合物理层调制技术（PAM-16动态调制与链路级重传）、噪声消除和错误处理技术，Valens优化了信道利用率，并在单根非屏蔽双绞线上实现了几千兆码率的传输，从而达到了更好的性能。此外，使用基于硬件的编码和高度优化的DSP算法，Valens能够在同一个链路上同时支持多个不同的原生信号接口。HDBaseT的主要优势之一是能够将不同的接口（数据、音频、控制信号、USB、PCIe等）聚合到一条线缆上。有几个因素会影响延迟效果，例如带宽、不同的接口、所使用的线缆/线材、传输距离、压缩、处理时间、软件协议栈以及电磁干扰。

Valens公司目前的芯片组能够通过非屏蔽双绞线传输高达4Gbps的数据，包括2.5Gb以太网——这在市场上是第一次实现！使用两条双绞线则可将带宽提高一倍至8Gbps。如果需要更高的带宽，就需要使用到屏蔽线缆。需要强调的是，HDBaseT 汽车技术可以使用已有的标准通道。得益于先进的物理层和电磁兼容（EMC）性能，它可以实现比其他技术更高的带宽。例如，我们可以使用与汽车1Gbps以太网（1000Base-T1）相同的通道（电缆、连接器、距离），但是却能够在相同的通道上支持2Gbps和4Gbps信号带宽。

接近零延时的秘诀是什么？

通过支持更高的带宽，Valens可以保证更低的延迟。压缩尽管通常被认为拥有高传输速率，却并不是最佳选择，因为它会增加延迟。Valens技术通过高度优化的硬件编码，将本地接口聚合在单根线缆上，由此得以实现更低的延迟（相较于软件协议栈解决方案）。对于电磁干扰（EMI），虽然丢失的数据在噪声消除之后可以重新传输，但需要做缓存处理，这无疑会增加延迟。这样过程会变得更加复杂——如果数据只在噪声干扰时进行缓存，就会在传输中产生抖动（数据传输延迟差异），这意味着每个信号都必须增加缓存来补偿这种抖动。同理，缓存越多，产生的延时就越长。有些应用信号容易受到抖动的影响，比如视频和音频。有些信号则不易受抖动的影响，如PCIe和USB，但实际上这些信号对延迟更敏感。

Valens为这两种情况都提供了解决方案：

l  固定的延迟能够减小对抖动敏感的应用的缓存大小，通过减小缓存来降低延迟。

l  最小延迟允许对延迟敏感的应用以最小的延迟来接收数据，而抖动可以由接口原有的机制处理，比如流控制。

这种为每个接口提供不同的灵活的处理机制带来了更低的延迟和更好的性能。

如何优化汽车整体结构？

Valens的优点之一是支持分域、集中和分布式架构，这可以优化整个系统，减少必要的计算单元、线缆、连接器和芯片组的数量，从而降低系统成本。在同一链路上聚合不同接口的能力也有助于实现这一点，同时满足汽车中不同应用的传输需求，例如信息娱乐、远程通信、ADAS、组网等。线束（所有线缆和连接器）是汽车制造中劳动密集和最复杂的部分之一，也是尚未实现自动化生产的环节之一。利用HDBaseT车载连接技术可以有效减少线束和连接器的数量，进而改善整个生产过程。正如我们之前所述，我们意识到高速车载连接的需求与日俱增，我们的技术能为该领域带来更多益处。

如何看待中国市场？如何参与？

我们在中国看到了许多机遇——中国不仅是世界上最大的汽车市场，也是增长最快的市场之一。中国正走在新汽车市场的技术前沿，许多新能源汽车初创企业都在专注于自动驾驶技术的研发。Valens先进的解决方案非常适合这个领域，能够为未来车载连接系统提供最合适的解决方案。Valens解决方案是一个硬件（芯片级）解决方案，因此不需要任何软件或驱动程序开发，这大大简化了我们客户的设计周期，也节省了客户的精力和时间。

尽管Valens是在几年前才开展汽车领域的业务，但我们已在该行业取得了一些重要进展——我们的设计赢得了戴姆勒（Daimler）的认可，首批搭载Valens芯片组的汽车将于2020年落地量产。我们也已经与世界各地的整车厂和一级供应商建立了合作关系。这些公司包括Aptiv、电装（Denso）、博泽（Brose）、三星（Samsung）等。

我们已经与中国的几家整车厂和一级供应商进行了合作，相信我们在推进车内互联互通方面有更多合作空间。