作者 | 止于至善小編 | 吃不飽

時間敏感網(wǎng)絡（TSN）技術是車載網(wǎng)絡通信實現(xiàn)高可靠性和低時延的網(wǎng)絡通信關鍵技術之一。TSN協(xié)議族非常龐大且復雜，全面理解和掌握這些協(xié)議是設計者普遍面臨的問題；此外，在車載網(wǎng)絡通信領域，汽車行業(yè)缺少TSN技術應用的實踐經(jīng)驗。因此，相關技術設計應用、測試驗證等方法需要進一步探索。

新型技術快速落地過程中，概念原型驗證（proof of concept，POC）或構建系統(tǒng)原型（System Prototype），是一種普遍的方法。系統(tǒng)原型對實際系統(tǒng)還原度越高，對后續(xù)新技術的可行性與必要性驗證越充分，最終達成實際項目的工程應用。同時，具有項目風險性小，沉沒成本低等特點。

北匯信息致力于為汽車客戶提供全面而成熟的車載TSN網(wǎng)絡通信應用解決方案，主要涵蓋TSN技術的設計、仿真、原型構建、測試驗證及工具鏈應用等工程服務領域。

本文將重點闡述，北匯信息依據(jù)客戶定制化需求，TSN網(wǎng)絡原型構建相關的工程服務內容。

01中央式架構通信應用場景

中央式架構是汽車電子架構的終極目標，車載電子系統(tǒng)是典型的分布式實時系統(tǒng)，需要滿足硬實時、軟實時與嚴格實時等功能需求。

因此，新架構中的網(wǎng)絡通信架構會有如下特點：

網(wǎng)絡架構特點

接入層：網(wǎng)絡端口類型豐富，且資源充足； 匯聚層：多采用環(huán)網(wǎng)設計，實現(xiàn)高可靠性； 核心層：具體實現(xiàn)與HPC硬件平臺相關；

數(shù)據(jù)流特點

傳感器數(shù)據(jù)：Sensor -> HPC； 控制指令：HPC -> Actuator； 軟件進程數(shù)據(jù)交互：分布式系統(tǒng)之間；
02PoleLink TSN 原型
北匯信息構建了一套TSN網(wǎng)絡原型，目的通過可視化的方式展現(xiàn)TSN技術，在車載網(wǎng)絡中的工程應用作用與效果。同時，兼顧自駕系統(tǒng)對網(wǎng)絡通信QoS約束，及DDS-TSN 基礎軟件架構的可行性驗證需求。03網(wǎng)絡原型拓撲設計


04通信應用場景實現(xiàn)網(wǎng)絡原型涵蓋了中央式架構典型的網(wǎng)絡通信應用場景，如下所示：

時間同步場景

LiDAR, Camera, Switch等網(wǎng)絡節(jié)點或設備實現(xiàn)時間同步

關鍵與重要數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡傳輸QoS約束

傳感器數(shù)據(jù)傳輸Sensor -> HPC：Camera視頻流使用CBS整形

傳感器數(shù)據(jù)傳輸Sensor -> HPC：LiDAR點云數(shù)據(jù)流使用TAS整形

控制數(shù)據(jù)傳輸HPC -> Actuator：HPC大燈控制流使用TAS整形

以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)設計

HPC大燈控制流使用CB實現(xiàn)網(wǎng)絡鏈路冗余

LiDAR點云數(shù)據(jù)流使用CB實現(xiàn)網(wǎng)絡鏈路冗余

05
通信數(shù)據(jù)流定義
06
通信協(xié)議應用
原型系統(tǒng)中涉及的主要網(wǎng)絡通信協(xié)議如下：

TSN protocol

gPTP, Qav, Qbv, CB, 1722

其它通信協(xié)議

DDS

07原型系統(tǒng)硬件列表

08原型全景展示
09結論

TSN網(wǎng)絡原型使用了gPTP、Qav、Qbv、CB、1722等TSN協(xié)議，及DDS上層通信協(xié)議；綜合考慮了中央式架構中網(wǎng)絡通信應用場景，選擇了網(wǎng)絡通信架構中代表性的數(shù)據(jù)流，完成TSN技術設計與應用的場景實現(xiàn)。

其中，TSN網(wǎng)絡原型的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流特性與數(shù)量，TSN協(xié)議應用范圍，傳感器、執(zhí)行器、TSN交換機等硬件選型，可依據(jù)實際項目中網(wǎng)絡拓撲結構和數(shù)據(jù)傳輸需求進行調整與適配。

后續(xù)系列篇中，我們將以TSN網(wǎng)絡原型為基礎，展示網(wǎng)絡通信worse case發(fā)生時，TSN技術如何保證網(wǎng)絡通信Qos及其效果驗證，期待您的持續(xù)關注。