2. 车载以太网物理层：100BASE-T1与1000BASE-T1

物理层这东西，说白了就是信号怎么在线上跑。很多做上层协议栈的同事觉得物理层跟自己没关系，我一开始也这么想。直到有一次，台架上死活连不通，抓了三天日志，最后发现是某根非标线缆的共模电感参数不对——嗯，从那以后，我再也不敢小看物理层了。

车载以太网跟传统以太网最大的区别，就是它只用一对差分线。你想想看，传统百兆以太网要四对线，千兆要四对，而车载以太网从100BASE-T1到1000BASE-T1，始终只有一对线。为什么？减重、降成本、抗干扰，这些都是实打实的工程需求。

2.1 单对差分线传输原理

一对线怎么同时收发？靠的是混合电路和回波抵消。简单说，发送和接收在同一对线上叠加，节点内部通过数字信号处理把自己的发送信号减掉，剩下的就是对方发来的信号。

差分信号的好处很明显：

• 抗共模干扰——两根线受到的噪声几乎相同，相减后噪声抵消
• 电磁辐射低——两根线的电流方向相反，磁场互相抵消
• 不需要独立地回路——信号靠线间电压差传输

我在项目中遇到过一个问题：某供应商的PHY芯片在长线缆（超过15米）上误码率飙升。排查下来，不是芯片不行，是线缆的差分阻抗在低频段偏离了100Ω。所以，线缆的阻抗一致性，比你想的重要得多。

2.2 100BASE-T1物理层特性

100BASE-T1是车载以太网的入门标准，IEEE 802.3bw。速率100Mbps，传输距离至少15米，实际工程中做到20米也没问题。

参数	100BASE-T1	传统100BASE-TX
线对数	1对	2对
信令速率	66.7 MBd	125 MBd
调制方式	4B/5B + MLT-3	4B/5B + MLT-3
线缆类型	非屏蔽单对线	CAT5 UTP
最大距离	15 m	100 m
唤醒机制	WUP (Wake-Up Pulse)	Link脉冲

100BASE-T1的物理编码层用了4B/5B编码，把4位数据映射成5位码组，保证线路上的直流平衡。然后经过MLT-3三电平调制，把信号压到更低的频段，减少辐射。

2.3 1000BASE-T1物理层特性

1000BASE-T1（IEEE 802.3bp）是千兆车载以太网的标准。速率1Gbps，距离也是15米，但信号复杂度高了一个量级。

为什么？因为要在同一对线上跑1Gbps，必须用更高效的调制方式。1000BASE-T1用了PAM3调制，每个符号携带约1.58比特信息，再加上更复杂的纠错编码和均衡算法。

参数	1000BASE-T1	100BASE-T1
信令速率	750 MBd	66.7 MBd
调制方式	PAM3	MLT-3
编码效率	~1.58 bit/symbol	1 bit/symbol
纠错编码	RS-FEC + LDPC	无
均衡器	自适应DFE + FFE	简单均衡

千兆的PHY芯片功耗比百兆高不少，我记得在某款域控制器上，四路千兆PHY同时工作，散热片烫得手都不敢碰。所以做系统设计时，一定要算好热预算。

2.4 信号编码与唤醒机制

信号编码这块，我简单说几个关键点。

100BASE-T1的编码链路：

1. MAC层数据 → 4B/5B编码（保证直流平衡）
2. 加扰（Scrambler）——避免长串连续相同电平
3. MLT-3调制——三电平输出：+1, 0, -1
4. 通过混合电路送到差分线上

1000BASE-T1的编码链路：

1. MAC层数据 → 加扰
2. RS-FEC编码（里德-所罗门前向纠错）
3. LDPC编码（低密度奇偶校验码）
4. PAM3调制——三电平：+1, 0, -1
5. 通过混合电路发送

你可能会问，为什么千兆要用两层FEC？因为单对线上跑1Gbps，信噪比余量非常紧张。RS-FEC负责纠正随机错误，LDPC负责纠正突发错误，两层配合才能保证误码率在10^-10以下。

唤醒机制是车载以太网的一个特色功能。传统以太网只要插上线就一直在发空闲符号，功耗高。车载网络需要支持休眠和唤醒，降低整车静态电流。

100BASE-T1的唤醒靠的是WUP（Wake-Up Pulse）。休眠时PHY停止发送，但接收器保持低功耗监听。当检测到特定宽度的脉冲序列（通常是一串持续时间约1ms的脉冲），PHY就唤醒并尝试建链。

1000BASE-T1的唤醒机制类似，但增加了更复杂的握手协议，确保链路两端同步唤醒。

2.5 物理层知识体系总览

下面这张图把本章的核心知识点串起来了。你可以把它当作物理层调试的思维导图。

这张图把物理层拆成了三个维度：传输介质（单对差分线）、信号处理（编码调制）和网络管理（唤醒）。调试时不管遇到什么问题，先定位是哪个维度出的问题，再往下深挖。