汽車以太網架構的實時性要求

汽車以太網架構的實時性要求

以太網以其更大的帶寬、更強靈活性以及更低的成本被認為是未來車載網絡架構最合適的選擇之一。大眾、奔馳和寶馬等汽車生產商都開始重視以太網在汽車電子領域的應用。以太網將很有可能由現在的只作為某些特殊設備的通信媒介發展成為車載通信網絡的主干。要實現這個轉變，還存在許多技術上的難題，例如如何滿足現今汽車對實時性和安全性的苛刻要求。

傳統的總線如CAN和Flexray中各節點是通過同一路導線連接的。車載以太網是通過交換機將各個節點連在一起的，這樣就可以支持不同的拓撲結構。目前常見的拓撲結構包括：星型結構，各個ECU由中央的交換機連接；直線結構，最大限度減小線纜長度；聚合結構，星型結構和直線結構的混合體。分析了各種結構的優勢和劣勢，以及各自的側重點。

為使設計更加合理，分析各種架構的負荷、性能和實時性變得尤為重要。提出了一種評價以太網實時性的方法。該方法包括最壞情況下的時間分析和一套可使時間分析結果更容易理解的指標。前者可以計算出不同以太網設計最壞情況下的實時性狀況，后者可以將時間分析的數據壓縮成更容易理解的形式。應用這種方法比較不同的拓撲結構和交換機制對網絡性能的影響，為網絡設計提供了很好的參照。分析結果表明，對以太網的實時性和性能分析可以得到很有價值的結果。此外，隨著以太網架構形式的增多，每種架構的用戶必將減少，將導致相應設備和工具成本的增加，各大汽車廠商應該盡快制定更深層的標準。

PhilipAxeretal.SAE 2014-01-0245.

編譯：白洪濤