1、 Volvo - 中央集成式EE架构
1. VIU提供从机电一体化Rim节点的特定网络接口到核心网络的转换,类似网关的作用;
2.机电一体化 Rim 中的ECU高度专业化,用于控制特定的设备,例如发动机、变速器、制动、转向、车门、车窗、座椅等;
3. VCU协调机电一体化 Rim中的基本功能,以提供整车层级的控制行为。例如,车辆动力控制、空调控制、外部照明、内部照明等;
图1. 基于区域的EE架构
2、以太网作为核心网的挑战
1)核心网络必须能够处理不同类型的流量 - 如何保证满足网络中不同应用程序领域的实时要求。
2)时间敏感流量和非时间敏感流量可能共享同一以太网链路 - 如何最大程度地减少网络中非时间敏感流量对时间敏感流量的干扰。
3)CAN-以太网网关 - 网关中CAN-以太网桥接策略。
图2. 设备 - VIU - VCU三者之间的连接
可能的解决方案:
AVB的应用
1)AVB已被应用于视频/音频传输:
—— 802.1AS - 时钟同步协议
—— 802.Qav - 流量整形协议
—— 802.1Qat - 流预留协议
2)我们如何处理Control traffic(控制流量)
a、控制流量通过UDP协议发送
—— 没有保证
—— 不能独占访问网络
b、如何找到一种配置和使用机制,使控制流量和音频与其他流量相比具有更高的优先级,即自CAN的所有控制流量都打包成UDP帧,并通过核心网络以最高优先级发送。
c、如何保证控制流量的实时性要求,同时为AVB流量保留带宽
图3. 不同类型流量优先级的配置
3)UDP是主要的网关协
添加TSN
1)控制流量 - 时间感知整形器(802.1 Qbv)
2)音频流量 - AVB A级
3)视频流量 - AVB C级
4)Best-effort(尽力而为)流量 - TCP/IP
图4. TSN模拟器
网络拓扑
1)VIU:车辆集成单元
2)SW_A,SW_B : 以太网网关模块
3)P1,P2, P3 : 处理器
4)AD:自动驾驶模块
5)SGA : 安全网关模块
图5. 网络拓扑
场景_AVB(TSN)
1)CT:控制流量 (通过UDP协议发送)
2)AVB_A(B,C): AVB流量A级,B级或C级
3)BE:尽力而为的流量
4)*:广播
图6. 场景_AVB(TSN)
3、小结
1)在下列条件下使用TAS显然不能获得所需性能:
—— 在我们的特定场景中
—— 当带宽利用率适中时
2)使用AVB和基于可信因子的整形器(CBS)
—— 我们可以达到与TAS类似的性能
——不依赖于保留的网络时隙
—— 网络的“瓶颈”是处理器与VCU内部交换机之间的连接
3)简单且灵活的解决方案
——对所有流量队列应用简单的流量监管
-- 限制进入速率和突发大小
-- 定义用于入口缓冲的内存分区
—— 为每个端口的每个流量类别(队列)应用CBS(包括控制流量)
参考资料:
1. TSN ethernet as core network in the centralized EE architecture - Challenges and possible solution - Volvo