智能网联汽车的加速发展，让汽车从传统交通工具，持续向具备先进感知、计算、通信技术的智能移动空间转变。而车载光通信作为智能网联汽车传送车载环境信息感知、智能化协同、车载信息娱乐的车内网“大动脉”，正逐步成为支撑智能网联汽车发展的关键技术，获得产业界高度关注。

近日，中国信科集团副总经理、总工程师陈山枝博士领衔在7月的《电信科学》期刊发表《车载光通信趋势分析及发展车载无源光网络（V-PON）的建议》论文，分析了汽车智能化、网联化趋势，以及汽车电子电气架构（electrical electronic architecture，EEA）演进给车内通信带来的新需求与新挑战，指出车载光通信也会经历类似电信运营商固定接入网的“光进铜退”的发展历程，实现从“窄带通信+铜缆线束”向“宽带通信+光纤线束”的变革。该论文在业界首次创新提出车载无源光网络（Vehicular - Passive Optical Network，V-PON）的技术路线与标准建议：针对车内通信需求及特殊工作环境带来的挑战，在已有PON技术的基础上，根据车内通信需求与车载特殊工作环境挑战，开展技术创新，攻克相关核心技术，形成V-PON标准规范。该方案可充分发挥中国在光通信及PON领域的技术优势和规模产业优势，助力中国在车载通信领域形成核心知识产权，为智能网联汽车转型升级提供支撑，进而提升中国相关产业的国际竞争力。

车内通信：迎来能级跃迁“拐点”

智能网联汽车，让汽车成为高度智能化、网联化的移动生活空间。支撑汽车智能化、网联化的，是强大的“神经”系统——车内通信网络。

随着汽车电子电气架构（EEA）从分布式向中央计算+区域控制的跨域融合演进，车内通信的需求也呈现出爆炸式增长。特别是汽车智能化发展，牵引消费者对智能座舱的需求不断攀升，如：智能座舱涉及多模态人机交互、信息娱乐、高清影像、抬头显示、360°环视系统等功能的实现及海量数据的产生，需要更高带宽、更低时延、更可靠的通信方式来传输。

但传统以铜缆线束为基础的车载通信局限性日益显现：（1）难以满足数量增长的摄像头、雷达等传感器高带宽数据传输需求；（2）电磁干扰带来的瞬态错误率已难以满足L2及其以上的自动驾驶需求；（3）基于铜缆线束的车载总线难以进行线束的大幅简化；（4）铜材料成本高，质量大。

车载光通信技术应运而生，成为解决传统车载通信局限性的“金钥匙”。

光纤上车：“光进铜退”助力全车智能提速

L2到L4，甚至更高等级的自动驾驶需求、驾乘体验的不断提升，车内EEA从分布式到区域集中式的演进等，都推动着“光纤上车”的进程。

光纤通信以其大带宽、低损耗、抗电磁干扰等优势，成为车载通信的理想选择。光纤通信的物理层速率已朝超100 Gbit/s发展，远超车内网通信带宽需求，为传统汽车向智能网联汽车演进提供了有效途径和新手段。“光纤上车”不仅仅是车载线束的变革，也是由传输介质的变革引入的车载通信协议与架构的重构和产业链的升级。光纤还具有温度、应力、振动敏感的传感特性。基于光纤的车载测温系统可对车载电池、车身、座椅等部位进行高精度、高灵敏度的实时温度监测与应变监测，从而为车辆的舒适性和安全性提供多方位的数据支撑，为车载光通信技术与产业发展奠定了基础。

同时，中国还具有完备领先的“光纤上车”产业链。中国企业在光通信领域全球领先，从技术研究、标准制定，到涵盖光纤预制棒、光纤光缆等基础介质，到光芯片、光器件、光模组等关键器件，再到光传送网（optical transport network，OTN）、波分复用（wavelength division multiplexing，WDM）和无源光网络（passive optical network，PON）等系统设备的完整生态链，在全球市场份额占比第一。

目前车载以太网已开始应用，IEEE 802.3cz也提出了通光纤来承载高带宽以太网的方案，但车载以太网与车载PON在功能与性能上有较大差异。这些差异使以太网难以作为独立技术满足车载通信网络的全部需求。从通信模式看，以太网仅支持点对点通信，如果需要建立多个节点间通信则要用到交换机，因此，以太网的核心在于交换，适合于东西向流量为主的应用场景；PON支持点到多点通信，其核心在于下行分发或上行汇聚，更符合车内南北向流量为主的应用场景。

在PON领域中国已经取得了显著的技术优势和规模产业优势，特别是随着V-PON（车载无源光网络）等车载光通信技术的不断成熟和应用，智能网联汽车将为我们带来更加安全、便捷、舒适的出行体验。未来，更高自动驾驶等级需要更多数量和更高精度的视频和雷达等传感器信号。预计到2026年，L3等级的自动驾驶汽车将产生超100 Gbit/s的带宽需求。未来车载通信架构，将形成以车载光通信为主控网络，车载以太网、车载CAN等原有总线连接相应终端与控制系统的混合车载通信网络架构，车载光通信技术还需解决通信协议适应性、低时延、振动与温度等可靠性、空间限制、汽车功能安全等挑战，以更高效地支撑智能网联汽车高质量发展。

中国信科V-PON：助力车载通信提“智”加速

车载PON作为面向下一代智能网联汽车通信架构的颠覆性解决方案，需以传统PON技术为基础，发展具有无源拓扑简化、高带宽、轻量化与低功耗和动态资源调度等新技术特点，并可扩展兼容多种总线协议。

中国信科作为中国光通信发源地，掌握光通信核心技术并具备产业化能力。中国信科提出的车载无源光网络（V-PON）技术基于成熟的PON技术发展而来，通过光纤将车载电子设备连接成一个高效、可靠的网络。利用光分路器等无源器件，实现点对多点的通信连接，为车内不同功能的ECU和终端提供高带宽、低时延的数据传输服务。目前中国信科旗下烽火通信、光迅科技、中信科智联等已在车规级光纤光缆、光纤域控、光纤摄像头、光纤屏等方面取得了实质性进展，已支持3家以上车企开展实车改装，进行V-PON通信架构研究和路试可靠性研究。V-PON技术的出现，将为智能网联汽车的发展提供了强有力的支撑。

大带宽：V-PON技术可提供数十Gbit/s甚至更高的传输带宽，满足智能网联汽车对高清视频流、海量传感器数据的实时传输需求。

低时延：通过针针对性优化通信协议和报文结构，V-PON可将时延控制在极低水平，满足自动驾驶等低时延应用场景的需求。

高可靠：光纤传输具有极佳的抗电磁干扰能力，确保数据传输的稳定性与可靠性。同时，V-PON还支持多种冗余保护机制，提升系统容错能力。

易扩展：V-PON通过无源分光器实现网络的灵活扩展，支持更多终端设备的接入，满足未来汽车电子功能的不断增加。

从“窄带通信+铜缆线束”到“宽带通信+光纤线束”的变革，将在技术的飞跃的同时，进一步推动出行方式的革命。中国信科将发挥中国在光通信和PON领域的技术与产业优势，携手汽车产业界，加速攻克V-PON关键技术，制定V-PON标准，通过汽车与通信产业的良性互动，实现车载通信的“光进铜退”，助力车载EEA的快速演变，推动中国智能网联汽车产业的高质量发展，提升中国企业的国际竞争力。