Ethernet: фундамент надежности автономных транспортных средств

Сейсмический сдвиг в автосеторе

Пятнадцать лет назад реклама с самоуправляемым автомобилем была чистой научной фантастикой. Сегодня компании вроде Waymo протестировали сотни автомобилей в реальных полевых испытаниях, доказав, что автономное вождение реализуемо. Преобладающее ожидание, что технология созреет через 15–20 лет, быстро устаревает. Капитальные вливания теперь астрономичны, и законодатели создают правовые и регуляторные рамки, которые будут подкреплять автономную мобильность.

Доверие — главный барьер массового принятия

Национальный совет по безопасности сообщает, что ежедневно в США происходит более 100 смертельных аварий — недооценённая цифра, редко делающая заголовки. В отличие от этого, единичный инцидент с Tesla или Uber часто доминирует в новостях, сея широкое беспокойство. Однако данные NHTSA показывают, что в первый год дебюта Tesla Autopilot (авто-рулевое управление) аварийность с участием Tesla снизилась на 40% — до последующих программных улучшений после коммерческого релиза.

По данным Министерства транспорта США, автономные транспортные средства могут сократить дорожные смертности на 94%, устраняя инциденты, вызванные человеческой ошибкой.

Экстремальная надежность на каждом уровне

Достижение этого уровня безопасности требует экстремальной надежности на каждом слое. «Мозг» системы — SoC/GPU, запускающий ИИ-алгоритмы для интерпретации 360° обзора дороги и определения соответствующей политики вождения. Это дополняется «глазами и ушами» машины — высокоразрешающими камерами, лидаром, радаром и ультразвуковыми датчиками — которые должны работать безупречно в любых экстремальных условиях, от полуночи до метели, от жары до суровых морозов.

Следующий критичный компонент — внутриавтомобильная сеть (IVN), нервная система, перевозящая данные между всеми узлами. Она должна обеспечивать высокую полосу пропускания, низкую задержку и встроенную избыточность для гарантии нулевых отказов в сценариях, критичных для безопасности.

По мере перехода автомобилей от Уровня 1–2 к Уровню 3–4 и в конечном счёте Уровню 5, скорость и сложность IVN растут в такт, как показано на Рисунке 1.

Рисунок 1. Путь к полной автономии

Автомобили Уровня 1–2 с системами продвинутой помощи водителю (ADAS) обычно опираются на одну-три низкоразрешающие камеры и базовый контроллер, обрабатывающий минимальные задачи вроде торможения и регулирования скорости. В отличие от этого, системы Уровня 4–5 напоминают мобильный дата-центр, развёртывающий 10–20+ камер и датчиков вместе с множественными централизованными вычислительными единицами, управляющими видео-аналитикой, политикой вождения, высокопропускной телематикой и продвинутым хранилищем — все взаимосвязанные через надёжную сеть, гарантирующую требуемую скорость, QoS и безопасность.

Три десятилетия множество протоколов эволюционировали для удовлетворения требований IVN автомобилей Уровня 1–2. В последние годы несколько проприетарных решений появились для адресации требований Уровня 3–4–5. По мере кристаллизации индустрии сетевых спецификаций для будущих авто, OEM и Tier-1 поставщики сходились на Ethernet, признавая его наиболее способной технологией для удовлетворения потребностей в скорости, масштабируемости и надежности сетей следующего поколения автономных автомобилей.