電氣和自動(dòng)駕駛結構大大推動(dòng)了布線(xiàn)系統的挑戰，其面臨的問(wèn)題主要包括電磁干擾、帶寬和減重。通信速率超過(guò)100 Mb/s的銅線(xiàn)鏈路需要較重和昂貴的解決方案才能符合嚴格的EMC規范，所需電纜直徑不斷增大的重量與電動(dòng)動(dòng)力總成的續航距離之間存在嚴重的矛盾。此外，汽車(chē)應用、使用和安全對網(wǎng)絡(luò )帶寬提出了更高的要求。光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)得益于其固有的靜電隔離、魯棒性、低成本和低重量，從而具備了傳統銅線(xiàn)鏈路難以達到的優(yōu)勢：

        1.  減少車(chē)輛質(zhì)量：塑料光纖（POF）是目前可靠的解決方案之一，塑料光纖可以承受惡劣的環(huán)境、振動(dòng)、錯位、污染、濕度、寬溫度范圍等，POF允許快速動(dòng)態(tài)彎曲、緊靜態(tài)彎曲和浸泡在液體中。此外，光纖鏈路的使用也可以大大減輕系統的重量，有相關(guān)研究表明，與屏蔽雙絞線(xiàn)（STP）相比，塑料光纖可將重量減少30％以上；在使用光纖后，頭燈模塊的質(zhì)量可以從190.9g減少到81g。

        2.  減少電磁干擾：光纖內部的光信號是通過(guò)光纖傳輸而不是以電流的形式傳輸的，對電磁場(chǎng)具有天然的免疫性和穩定性，使用光傳輸線(xiàn)時(shí)不會(huì )產(chǎn)生電磁干擾威脅，電磁兼容性能會(huì )變得更好。光纖傳輸的優(yōu)勢包括在非常嘈雜的環(huán)境中，如具有高電壓和非常低開(kāi)關(guān)時(shí)間的電力電子設備，具有更高的電磁兼容性，因其固有的接地隔離，可以保證安全性。此外，通過(guò)光學(xué)連接電子控制單元（ECU），可以將不同系統間的噪聲限制在產(chǎn)生它的ECU中，避免其傳播到整個(gè)車(chē)輛。而這些用基于銅的網(wǎng)絡(luò )實(shí)現類(lèi)似的隔離是非常困難和昂貴的。

        3.  滿(mǎn)足更高帶寬的需求：ADAS和自動(dòng)駕駛將使用許多傳感器組件，并將在網(wǎng)絡(luò )中傳輸和處理大量未壓縮的高視覺(jué)圖像數據流。在不久的將來(lái)，全自動(dòng)駕駛系統需要10Gbps或更高的數據速率，對于傳統銅線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )需要付出的代價(jià)更高。光纖能夠傳輸的帶寬容量更大，可以支持更多的用戶(hù)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)，因此在高流量和高帶寬使用場(chǎng)景下，光纖更適合網(wǎng)絡(luò )連接，也可以降低網(wǎng)絡(luò )的傳輸延遲，提高網(wǎng)絡(luò )的響應速度。

        MOST(面向媒體的系統傳輸)標準成立于1998年，通過(guò)階躍折射率塑料光纖（SI-POF）作為物理介質(zhì)，并采用環(huán)形拓撲結構。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展衍生出了MOST25、MOSTI50等多種不同種類(lèi)的物理層傳輸音頻、視頻、語(yǔ)音和數據信號。

        隨著(zhù)通信帶寬的不斷增長(cháng)，光纖通信技術(shù)的標準也在不斷更新。IEEE1394的標準(IDB)-1394采用了VCESL激光器和硬聚合物包層二氧化硅光纖(HPCF)來(lái)匹配500Mbps左右帶寬的通信系統。以太網(wǎng)通信標準則采用16脈沖調幅(PAM)和轉發(fā)糾錯(FEC)來(lái)增加SI-POF的帶寬用于Gbps級車(chē)載光纖通信。下表介紹了車(chē)載光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷史和應用場(chǎng)景。

幾種光纖通信技術(shù)的應用場(chǎng)景和oem廠(chǎng)商

車(chē)載光纖通信技術(shù)產(chǎn)生的內在驅動(dòng)以及技術(shù)發(fā)展

參考文獻：Wang W, Yu S, Cao W, et al. Review of in-vehicle optical fiber communication technology[J]. Automotive Innovation, 2022, 5(3): 272-284.

首先光纖，可選光模塊常用的多模光纖OM3，光纖材料是SiO2，還有一些廠(chǎng)家想推塑料光纖。塑料比玻璃會(huì )便宜，且耐彎曲，但是，塑料光纖產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，想做好性能的話(huà)，初期成本不會(huì )低，畢竟光纖通信的光纖制造工藝已經(jīng)到了極其成熟的地步，沒(méi)有任何的前期研發(fā)成本和設備成本。塑料光纖的可靠性問(wèn)題在于不耐高溫，玻璃光纖的可靠性問(wèn)題在于容易折斷。

        另一方面，使用哪一類(lèi)激光器也是爭論的重點(diǎn)。目前有三個(gè)方案，一個(gè)是850 nm VCSEL，一個(gè)是980 nm VCSEL，一個(gè)是硅光集成方案。850 nm的優(yōu)勢在于高速調制產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，但Trumpf在2021年802.3.cz工作組中的報告顯示目前850 nm激光器在可靠性上明顯不如980 nm。980nm的優(yōu)勢在于低損耗、低色散和大功率的可靠性經(jīng)驗，但實(shí)際上980nm通常應用在無(wú)信號調制下，一旦要調制信號，就需要重新設計，現有的可靠性很可能要重新評估。

        850 nm和980 nm都用的是GaAs材料，導熱率46W/m.k，硅的導熱率150W/m.k。GaAs是化合物半導體，晶圓尺寸較小（4-6英寸），硅的晶圓有8-12英寸。因此硅光的優(yōu)勢在于硅的高導熱系數、1310nm波段的優(yōu)秀性能以及超大晶圓的低成本屬性。但硅不能發(fā)光，激光器還是得用InP材料體系，也就是硅光+InP的組合，這樣導熱和價(jià)格依然存在問(wèn)題。此外硅波導很小，對于汽車(chē)不斷震動(dòng)的應用環(huán)境，也未必能保持住光路穩定性。

        另一方面，數據中心或工業(yè)場(chǎng)景中光模塊可以定期更換，對使用壽命要求相對較短。但是車(chē)載光模塊，要至少在不同的惡劣環(huán)境下工作15-20年，且不允許損壞和更換，這才能達到車(chē)規級標準。汽車(chē)行業(yè)對電子元件的可靠性設定了非常苛刻的目標，可以用一個(gè)數字來(lái)概括：10 FIT（1 FIT的定義:運行10億小時(shí)出現一個(gè)故障），在通信行業(yè)里這一標準一般小于125 FIT。