交叉通信對基于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)車輛通信質(zhì)量的影響

交叉通信對基于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)車輛通信質(zhì)量的影響

實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)已在汽車信息和娛樂子系統(tǒng)中應(yīng)用，未來有望成為車載通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，該技術(shù)在車載網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛，復(fù)雜性和成本會(huì)不斷降低。本研究對基于以太網(wǎng)協(xié)議的汽車交叉通信的魯棒性進(jìn)行了分析。研究表明，交叉通信對汽車主干網(wǎng)絡(luò)有重大影響，甚至對有嚴(yán)格優(yōu)先級協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)也有較大影響。通過比較不同基于以太網(wǎng)實(shí)時(shí)異步通信的方法，對不同的媒體訪問策略進(jìn)行了量化（如車輛自我診斷、在線更新等）。

基于以太網(wǎng)的汽車車載網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，采用了多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如局域網(wǎng)控制器（CAN）、FlexRay、局域互連網(wǎng)絡(luò)（LIN）和面向媒體的傳輸系統(tǒng)，這些部件互連在一個(gè)中央網(wǎng)關(guān)上。目前的豪華車中有多達(dá)70個(gè)電子控制單元（ECU），可實(shí)現(xiàn)超過900個(gè)基于車載網(wǎng)絡(luò)的通信功能，能滿足汽車的需求，但隨著車輛的發(fā)展，傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)的性能很難滿足未來車輛的需求。車載網(wǎng)絡(luò)域間通信和域內(nèi)通信不斷增長，車內(nèi)交換的數(shù)據(jù)量很大程度上來自高質(zhì)量的傳感器，尤其是無人駕駛技術(shù)需要較多的數(shù)據(jù)量及較高數(shù)據(jù)傳輸速率。通過對車載網(wǎng)絡(luò)物理層進(jìn)行優(yōu)化，傳輸速率已達(dá)到100Mbit/s，很難再提高。通過采用不同的以太網(wǎng)組件，以及合適的協(xié)議和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步提高傳輸速率?？梢姡蕴W(wǎng)有希望應(yīng)對汽車網(wǎng)絡(luò)未來高速率的需求。

對基于事件的Ethernet AVB流量模型概念（IEEE802.1qav）、基于觸發(fā)的時(shí)間概念A(yù)S6802和即將推出的IEEE 802.1qbv進(jìn)行了評估及比較。分析發(fā)現(xiàn)，交叉通信對基于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的車輛通信質(zhì)量有較大影響，進(jìn)而提出以下兩種解決方法：①基于多媒體領(lǐng)域異步事件觸發(fā)通信與優(yōu)先級配置；②遵循同步事件的通信方法與分時(shí)尋址策略（TDMA）。采用傳統(tǒng)汽車通信模型與交叉通信系統(tǒng)模型對這兩種解決方案進(jìn)行模擬評估，協(xié)議的模型以INET框架為基礎(chǔ)，并在基于OMNET++開發(fā)的離散事件網(wǎng)絡(luò)模擬器的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展。仿真來自實(shí)際的通信模型，如寶馬系列車。模擬結(jié)果表明，交叉通信對基于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)車輛通信質(zhì)量有顯著的影響，這在未來基于以太網(wǎng)通信的車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中需要慎重考慮。

Till Steinbach et al.2015 40th Annual IEEE Conference on Local Computer Networks(LCN),Clearwater Beach,Florida,USA,2015.

編譯：徐嘉浩