交叉通信對基于以太網標準車輛通信質量的影響

交叉通信對基于以太網標準車輛通信質量的影響

實時以太網技術已在汽車信息和娛樂子系統中應用，未來有望成為車載通信網絡的核心技術，該技術在車載網絡中的應用會更加廣泛，復雜性和成本會不斷降低。本研究對基于以太網協議的汽車交叉通信的魯棒性進行了分析。研究表明，交叉通信對汽車主干網絡有重大影響，甚至對有嚴格優先級協議的網絡也有較大影響。通過比較不同基于以太網實時異步通信的方法，對不同的媒體訪問策略進行了量化（如車輛自我診斷、在線更新等）。

基于以太網的汽車車載網絡是一個復雜的系統，采用了多種網絡技術，如局域網控制器（CAN）、FlexRay、局域互連網絡（LIN）和面向媒體的傳輸系統，這些部件互連在一個中央網關上。目前的豪華車中有多達70個電子控制單元（ECU），可實現超過900個基于車載網絡的通信功能，能滿足汽車的需求，但隨著車輛的發展，傳統車載網絡的性能很難滿足未來車輛的需求。車載網絡域間通信和域內通信不斷增長，車內交換的數據量很大程度上來自高質量的傳感器，尤其是無人駕駛技術需要較多的數據量及較高數據傳輸速率。通過對車載網絡物理層進行優化，傳輸速率已達到100Mbit/s，很難再提高。通過采用不同的以太網組件，以及合適的協議和拓撲結構，可進一步提高傳輸速率。可見，以太網有希望應對汽車網絡未來高速率的需求。

對基于事件的Ethernet AVB流量模型概念（IEEE802.1qav）、基于觸發的時間概念AS6802和即將推出的IEEE 802.1qbv進行了評估及比較。分析發現，交叉通信對基于以太網標準的車輛通信質量有較大影響，進而提出以下兩種解決方法：①基于多媒體領域異步事件觸發通信與優先級配置；②遵循同步事件的通信方法與分時尋址策略（TDMA）。采用傳統汽車通信模型與交叉通信系統模型對這兩種解決方案進行模擬評估，協議的模型以INET框架為基礎，并在基于OMNET++開發的離散事件網絡模擬器的基礎上進行拓展。仿真來自實際的通信模型，如寶馬系列車。模擬結果表明，交叉通信對基于以太網標準車輛通信質量有顯著的影響，這在未來基于以太網通信的車載網絡設計中需要慎重考慮。

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

編譯：徐嘉浩