來源:TSNLAB 微信公眾號
寫在前面:筆者研究過一段車載網(wǎng)絡(luò),不過那是兩年多以前的往事了。聽說最近車載TSN有比較快的進展,所以十分歡迎這方面的專家提供最新信息,當(dāng)然也歡迎投稿,或者我們共同修改下這篇文章。
首先說明,車載網(wǎng)絡(luò)指車內(nèi)網(wǎng)絡(luò),不是車聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)前車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)總線種類繁多、布線成本高,而且線纜總重量很大。有種說法是,車內(nèi)最重的,除了引擎和底盤,就是線纜了。而且,隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,高級輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS,Advanced Driver Assistance Systems)、車載娛樂、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等都引入了新的流量。隨著車內(nèi)電子電氣架構(gòu)革新,車載網(wǎng)絡(luò)以太化、基于交換式以太構(gòu)建車內(nèi)骨干網(wǎng)絡(luò),成為了大趨勢。

車載網(wǎng)絡(luò)對時延有要求的流量,相對籠統(tǒng)的講,一類是控制流量,當(dāng)然這里也分與駕駛安全息息相關(guān)的控制(不論是人的主動控制,亦或是ADAS的控制),和例如控制開個天窗啊之類的、如果時延大最多影響用戶體驗的控制;還有一類是傳感信息、媒體類的流量,同樣地,既有來自如激光雷達、毫米波雷達、視頻攝像頭的流量,這些與安全相關(guān),也有車載娛樂相關(guān)的音視頻流量。顯而易見的是,這些流量的特征和需求各異,有的占帶寬大、有的占帶寬小,有的是周期性的、有的是事件觸發(fā)的,有的要求有界低時延和極高可靠性,有的僅要求一定的有界時延。因此,僅僅是普通的以太化車載網(wǎng)絡(luò),不足以滿足上述需求,TSN自然而然地成為了首選。另外,AVB已經(jīng)是當(dāng)前汽車上幾種音視頻方案的選項之一,所以也為向TSN的過渡打下了一定的基礎(chǔ)。
汽車這個行業(yè)相比于制造業(yè)的變化,不絕對嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹v,可能還是快一點點的??v觀歷史,也有像CAN總線這種,起源于車上,目前已經(jīng)成為最廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場總線之一。TSN用于車載網(wǎng)的討論,起步時間雖然比TSN用于工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)晚一點點,但從目前業(yè)界的態(tài)勢來看,TSN有望先在車載網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用落地,進而推進TSN產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度,反過來也促進TSN在工業(yè)的應(yīng)用。
講遠了,我們回到機載網(wǎng)絡(luò),其大背景與車載網(wǎng)絡(luò)十分相似。早在二十一世紀(jì)的第一個十年,一個叫做航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)(AFDX,Avionics Full Duplex Switched Ethernet)的技術(shù)已經(jīng)在民用客機上落地。目前為止,空客A380、A350,波音B787都使用了AFDX。AFDX的思路就是用以太構(gòu)建飛機上的骨干網(wǎng),混合承載多種流量。通過對流量的源端整形,在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上使用優(yōu)先級調(diào)度,運用確定性網(wǎng)絡(luò)演算(DNC,Deterministic Network Calculus)技術(shù)計算出所有流量的時延上界——該上界滿足各流量相應(yīng)的需求,這是飛機通過有關(guān)當(dāng)局適航驗證的必要條件之一。值得一提的是,TSN中,使用CBS、ATS等方案保障時延,也依賴于網(wǎng)絡(luò)演算技術(shù)計算精準(zhǔn)的時延上界。

有了AFDX作為成功案例,機載網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)備“擁抱”TSN也就顯得順理成章。相對于AFDX,TSN可以提供更多更靈活的調(diào)度機制和更豐富的功能。
TSN在車載和機載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,讓我們拭目以待。