基于以太網AVB的車載網絡時鐘同步問題分析

基于以太網AVB的車載網絡時鐘同步問題分析

良好的時鐘同步是車載網絡可靠運行的關鍵。主要是因為在時間節點上必須具有精確的時間點信息，特別是與安全功能相關的時間點信息。對于車載網絡系統，在車輛完全起動之前必須完成時鐘初始化任務，同時為了避免車輛點火后的時間延遲長，該初始化時間必須非常短。而車輛的高級輔助駕駛系統需要高帶寬通信（如以太網音頻視頻橋接AVB），但其相應的IEEE 802.1 AS時間同步協議不符合車載網絡的快速同步啟動要求。因此，提出了幾種縮短時鐘初始化時間的方法，并以以太網音頻視頻橋接技術為例，對這幾種新同步方法進行詳細的理論分析和仿真模擬。①在標準IEEE 802.1 AS的同步方法中，相鄰幀的傳輸速率根據起始節點與第二個信息傳輸同步幀之間的時間進行計算，這增加了同步啟動時間。通過修改計算相鄰幀速率的同步幀大小，減少從最高級主時鐘發送到低級時鐘的分組數目來改善協議，不需要等待下一個同步幀的傳輸，從而減少同步啟動時間；②為了進一步減少建立時鐘優先級時間，根據起始節點與第一個信息傳輸同步幀之間的時間計算相鄰幀的傳輸速率，利用硬件設備將時間信息即時插入到分組中，之后將獲得的消息直接接入網絡控制器或物理層中；③在車載網絡啟動時忽略延遲機制的時間消耗，將車輛之前的信息存儲在閃存驅動器中。

仿真結果表明：與原始標準相比，方法3所需的車載網絡同步啟動時間只需原來標準協議時間的2.5%。與標準IEEE 802.1 AS時間同步協議相比，新時間同步協議的初始化時間減少了40倍，且不會顯著影響同步誤差，即新方法能夠減少基于以太網的車載網絡同步啟動時間。

Aboubacar Diarra et al. Emerging Technologies& Factory Automation.IEEE, 2015.

編譯：趙喚