以太网络技能具有成本低、重量轻、数据传输率高的特性，且并非专有性质，因此成为完成先进驾驭辅佐体系（ADAS）运用及主动驾驭的要害。为达到操控车辆所需的安全与准确推迟（Latency）要求，业界现正开发多种有助于进步以太网络型运用程序牢靠度、时序、备援性（Redundancy）及毛病侦测才能的敞开性规范，以利此项技能运用于全车各项功用。
轿车产业与以太网络一起的方针是运用其先进网络架构运转日益精细杂乱的运用程序，从信息娱乐到先进驾驭辅佐体系，乃至于要害使命体系的操控。现在，以太网络用于车上诊断体系（On-board DiagnosTIcs， OBD）、韧体更新以及环景开麦拉的拍照印象传输。下一阶段是运用以太网络将传感器与内嵌中央处理器（CPU）衔接，完成如主动式定速巡航操控、车道保持辅佐、交通标志辨识、行人侦测以及磕碰逃避等先进驾驭辅佐体系运用程序所需的传感器交融。
未来，以太网络将运用于动力传动体系和底盘的直接操控，供给比如煞车、转向、变速以及引擎操控等要害使命功用，且终将于此聚集主动驾驭所需的全部功用。
进步通讯协议要求 进步牢靠度下降推迟
机能性的进步，意味着需求加强车载组件之间的衔接性，尤其是带宽、安全性与牢靠度以及推迟等部分。 跟着处理器、开麦拉以及如雷达等感应组件数量继续添加，不只所需带宽更大，也更讲究关于时效性数据的牢靠传输。而传输的牢靠性取决于准确且时刻短的推迟，特别是在要害使命操控方面。举例而言，若在磕碰逃避之类的运用程序中产生封包丢掉的景象，便或许无法及时煞车，形成难以补偿的灾祸。同理，若是体系带宽难以包容来自多台开麦拉与传感器的数据聚合，则底子不或许完成主动驾驭。
从以太网络观念来看，带宽首要是运用于物理层（PHY Layer），而牢靠度及推迟首要是运用于媒体访问操控（Media Access Control， MAC）层。
TSN规范加速拟定 满意安全性/低推迟要求
现在开发中的敞开规范是以满意未来先进驾驭辅佐体系功用及主动体系在安全性、牢靠度和推迟方面的要求为方针，保证一切轿车组件之间牢靠且适时地彼此操作。为达到操控车辆所需的安全性及低推迟要求，以太网络切换与数据传输操控法定规范拟定单位IEEE 802.1现正开发一套新的敞开规范，合称为时效性网络（TIme SensiTIve Networking， TSN）（表1），用以完成低推迟、准确且牢靠的同步封包传输。
表1 首要TSN规范
TSN是影音桥接（AVB）规范的超集（Superset），阐明怎么于以太网络上保证带宽并履行数据同步，从而保证服务质量（QoS），其所规范的准确度为一微秒（μs）以内，且所要求的施行更胜许多要害使命功用的要求。各类首要的TSN规范阐明如下：
IEEE 802.1AS-Rev：时效性运用之时序与同步
IEEE 802.1AS-Rev规范于主时钟及毛病侦测中导入备援才能，进步电子操控单元（Electronic Control Unit， ECU）中实时时钟设定的牢靠性，并满意ISO 26262功用安全要求。
IEEE 802.1Qbv：已排程流量强化
IEEE 802.1Qbv规范根据取自IEEE 802.1AS规范的时序添加时刻感知行列排空程序，一起支撑已排定流量、Credit-based调度流量及其他桥接式流量（Bridged Traffic）。
此规范将传输闸参加八个优先行列，可于特定时点封闭低优先度行列以利高优先度行列当即运用网络，藉此保证高优先度低推迟操控讯框的存取权，类似于主动车工程师学会（SAE）在2011-AS6802中所称的时刻触发型以太网络，可以完成如每125微秒传输一次讯框的IEEE 1722发话A级串流等周期性影音（AV）流量传输。
IEEE 802.1Qbv导入维护频带概念，便是于特定时期阻挠讯务开端传输，以保证操控讯框可于排定时刻发送。为支撑已排程讯务，有必要运用时刻感知整形下降通讯推迟及跳动。办法是将具时刻感知性的高优先度A级数据TA1-TA3刺进两个O1讯框片段之间，藉此缩短推迟。在维护频带期间内会封闭非时效性数据的传输，防止新进的时刻感知（高度优先）数据封包遭到其他数据O所推迟。传输的数据兼具优先及确认性质，为操控体系的要害。
IEEE 802.1Qbu/IEEE 802.3br：考虑讯框优先
如IEEE 802.1Qbu和IEEE 802.3br所界说的优先可防止维护频带过大，且可于讯框开端传输后将之分段。换言之，高度优先讯框可中止低度优先讯框的传输。IEEE 802.3br规范界说必要的讯框片段数据封装和侦错监测值，最小为64字节。发送行列的优先和操控关系到输出埠上传输的流量。图2阐明TA1、TA2及TA3的IEEE 802.1Qbu/IEEE 802.3br讯框优先（Frame PreempTIon）施行景象。
图2 时序表样本
IEEE 802.1Qci：逐个串流过滤与办理
有关输入部接纳流量的IEEE 802.1Qci规范尚处于前期阶段，其意图为平缓错误操作节点形成的影响，界说了办理与过滤功用，包含侦测网络中其他体系形成的破坏性传输并加以减轻，改进该网络的稳健性。
IEEE 802.1CB：进步牢靠度之讯框仿制与消除
相同处于前期阶段的IEEE 802.1CB规范导入无缝备援及毛病侦测，旨在进步机能安全以及讯框仿制与消除作业。例如，网络节点可为环状相连，履行双向流量传输，因此需求两条不同途径通往结尾。IEEE 802.1CB规范于接纳节点规范怎么消除重复讯框。为保证功用安全，有必要具有高度可用性、冗余容错规划以及快速毛病侦测才能。环形拓扑是于网络中导入备援性的一种办法。IEEE 802.1CB和IEEE 802.1AS-Rev规范导入毛病侦测办法。
MAC兼并子层模块 支撑多种TSN规范
众厂商多年来致力于供给以轿车运用为主的AVB规范及TSN规范以太网络MAC产品。其间，Cadence以太网络MAC不只支撑传送行列，近来更新增关于IEEE 802.1AS-Rev与IEEE 802.1Qbv规范的支撑，在每一传送行列运用开闸定时器和关闸定时器。
该公司现已完成MAC兼并子层（MAC Merge Layer， MMSL）模块，具有两种以太网络MAC挑选，其一是可优先MAC（pMAC），另一者为快速MAC（eMAC）（图3）。eMAC仅用于支撑单一传送行列。停用优先时，MMSL会在eMAC与pMAC之间进行逐框调解。eMAC仍为最高优先，但从pMAC送出的讯框会以未经修正的原状送出。
图3 MAC兼并子层
除此之外，该公司也供给支撑IEEE 802.1Qbu优先硬件要求的解决方案。待IEEE 802.1CB和IEEE 802.1Qci规范界说愈加清晰后，也将供给对应支撑。
新式TSN规范牢靠性佳 加速轿车以太网络布置
如新一代AVB传输协议等新式TSN规范所供给的特性，可以彻底满意ISO 26262要求，并将轿车以太网络的布置扩展至安全要害体系。TSN规范旨在进步以太网络的稳健性、牢靠度、备援性以及毛病侦测才能，以利以太网络在实时操控与安全要害运用程序方面的运用。
本文作者皆任职于Cadence，Sachin Dhingra为资深产品营销司理
