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车载以太网络拥抱TSN标准 - 全文

2016年11月02日 14:04 次阅读

  在IEEE标准协会(IEEE Standards AssociaTIon)日前举办的车载以太网络/IP技术大会(Ethernet & IP @ AutomoTIve Technology Day)上,时效性网络(TSN)标准锋头正劲。多家车用芯片大厂纷纷展示最新TSN解决方案,并预期未来的车用网络将整合具TSN控制的以太网络背板,甚至进一步融合微控制器(MCU)、安全模块与各种协议。

  事实上,TSN并不是一个新的议题,但却是近来获得重大关注的热门领域,尤其是在车用市场。

  TSN是IEEE标准协会目前的工作项目之一,目的在于为现有的802.1与802.3以太网络(Ethernet)标准增加一系列的扩展功能,进一步确保其确定性效能。所有汽车OEM长久以来期盼的所谓「车用以太网络」,事实上将会是一种经由TSN实现的802.3 Ethernet建置,不仅拥有新的物理层(PHY)标准100BASE-T1与Gb级PHY,并可为车用以太网络骨干使用较轻的非屏蔽双绞线(UTP)铜缆。

  透过以太网络实现的TSN架构由于能够增加产品的差异化、改善驾驶人的行车体验,已经吸引业界多家厂商与组织的兴趣。为了广泛布署这项重要的技术架构,业界标准组织正为此车用网络技术进行标准化。

车载以太网络拥抱TSN标准

  目前正在进行标准化过程的TSN,其特性包括时间与同步、讯框优先适用(Frame Pre-empTIon)、流量调度(Scheduled Traffic)、增强串流保留协议(SRP)、逐一串流过滤与管理(Per-Stream Filtering and Policing)以及讯框复制与消除等功能。

  根据IEEE,时间与同步(IEEE P802.1AS-REV)是对现有音频-视讯桥接(AVB)标准的修订,从而增加支持多个时域。而讯框优先适用(IEEE P802.3br)机制则藉由将干扰讯框分成较小的「区段」,让传输中的关键数据封包拥有较非关键数据封包更优先处理的顺序。这意味着关键数据不必等待所有的非关键数据完成传送后才开始,从而确保更快速的传输路径。

  流量调度(IEEE 802.1Qbv)选项则将以太网络数据流量划分为不同的类型,每一种类型均保留至特定的时间存取网络,从而创造类型特定(class-specific)的保护「通道」。以IEEE 802.1Qcc为基础的增强SRP与性能改善,则增加了用户网络接口(UNI),从而实现远程集中式的网络配置。

  逐一串流过滤与管理(IEEE 802.1Qci)机制也称为流量控制,用于避免流量过载的情况(可能由于端点或交换机上的软件错误)影响接收节点或埠。流量管制也可能用于阻挡恶意的装置或攻击。

  此外,有了「为可靠性进行讯框复制和消除」的TSN选项IEEE P802.1CB,无论发生链路故障、电缆断裂以及其他错误,均能强制实现可靠的通讯。此选项确保关键流量的复本在网络中能以不相交集的路径进行传送,只保留首先到达目的地的任何封包,从而实现无缝冗余。

  最终,一旦这些新的确定性功能尘埃落定后,将使以太网络成为更具可行性的选择,从而取代目前汽车中所使用的传统网络,如CAN、LIN、MOST和FlexRay,最终成为汽车的核心网络骨干。

  而在此次展会现场,业界多家公司纷纷展示TSN就绪(TSN-ready)的车用以太网络方案,瞄准执行以太网络的实时控制任务、竞争带宽的非关键数据,如乘客娱乐音频与视讯同步串流等。

  芯片供货商Innovasic展示两款以太网络解决方案,分别支持TSN以及非关键型数据。所展示的TSN网关解决方案采用其fido5000实时以太网络多协议(REM)交换器——这是该公司在大约三年前发布的可配置组件。

  此外,Innovasic还推出一款预安装的TSN评估套件,搭载成熟的TSN功能——802.1AS与802.1Qbv,同时也承诺在逐渐稳定后,将进一步透过软件更新支持其他选项。

Innovasic展示TSN交换机芯片

  Innovasic展示TSN交换机芯片

  Innovasic营运长Jordon Woods乐观看好车用以太网络的进展。「我们已经开发确定性网络逾十年了,拥有所有必备的专业知识与技术,能够整合我们的交换机与其他IP并提供完整的TSN SoC」。据Woods表示,藉由在汽车领域建立良好的合作伙伴关系,可望进一步推动Innovasic的汽车业务成长(汽车客户目前仅占该公司业务的10-15%)。

  而在博世(Bosch)的展位上,你可以看到透过实时视觉处理,如何让一个球平衡地保持在致动板的中心位置。你还可以动手微调这个球,看看致动板如何立即补偿偏差,并让球回到中心保持平衡。以这种方式设置的TSN网络中,摄影机馈入链接到实时图像处理单元,将与来自网络流量产生器的数据竞争带宽。不同的交换器将启动部份TSN功能,同时在网络上增加流量;因此,如果少了讯框优先适用功能,在发生干扰时,就无法立即使这个球在致动器中心保持平衡了。

博世的TSN网关方案

  博世的TSN网关方案

  博世的TSN网关方案采用了Marvell的7埠车用级88EA6321 AVB交换器(内建2个整合型PHY)。根据博世的现场展示人员透露,Marvell将在今年年底前针对车用市场推出TSN芯片的工程样片。

  瑞萨电子(Renesas Electronics)同样展示以太网络TSN方案,并以大型海报比较目前与未来(约2020年)的车用网络架构。瑞萨认为,未来的车用网络将以以太网络背板连接不同域,每一个都具有TSN控制,甚至将逐渐为本地传统序列网络发展成主微控制器(MCU)整合以太网络PHY、TSN交换器以及安全模块与各种协议转换器的趋势。

瑞萨展示TSN优先适用机制

  瑞萨展示TSN优先适用机制

  基于FPGA的TSN网关方案展示所有可想到的TSN功能。除了实时控制回路连接闪光灯与位置传感器,经编码的旋转轮更确保完美的静态闪频效果。而即使当电路板故障导致流量不受控制并馈入网络后,这种闪频效应也只在经过TSN网关执行流量限制后才得以持续,同时,还可以在需要时以AVB模式馈入实时视讯。

  那么,瑞萨首款TSN就绪的车用MCU何时上市呢?

  瑞萨车用网络通讯协议总工程师Tobias Belitz并未透露太多细节,仅表示瑞萨将视客户需求而“生产智慧TSN交换机”的可能性。不过,既然在进行比较时提到了2020年,可确定的是在打造此架构之前将会需要这款组件。

  而在AVnu联盟的展位上,Ixia、瑞萨和美国新罕布什尔大学互通测试实验室 (UNH-IOL)共同展示AVnu针对优先级TSN功能的首次插拔测试结果,让不同的解决方案供货商能够检验其解决方案的AVB/TSN互操作性,同时也展示了执行IEEE 802.3br的优先级互操作性及其性能。

Ethernet TSN优先机制(IEEE 802.3br)的互操作性与功能

  Ethernet TSN优先机制(IEEE 802.3br)的互操作性与功能 (来源:AVnu联盟)

  网络测试设备供货商Ixia车用以太网络产品专家Bogdan Tenea表示,车用AVB装置的认证计划目前已在进行最后测试,不久即将发布。AVnu Alliance在今年九月即发布了车用以太网络AVB功能与互通规格的可用性,该规格档案在以太网络AVB标准组合的多种标准选项中定义了共同的基础,以及车用装置所需要的其他功能性。AVnu Alliance的车用认证计划将会是下一步。

  编译:Susan Hong

  (参考原文:TSN-MCU integraTIon: who will wait until 2020?,by Julien Happich)

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发表于 2017-11-23 08:26 269次阅读
基于FPGA的10G以太网高速数据传输设计

基于FPGA的高速嵌入式通信系统的设计与实现

针对CPCI架构通用信号处理平台上利用系统自身以太网络接口实现数据传输效率低、扩展性差等问题, 提出...

发表于 2017-11-22 09:22 175次阅读
基于FPGA的高速嵌入式通信系统的设计与实现

基于FPGA的光栅解调系统的设计

光纤光栅的传感信息是采用波长编码的方式进行的,解调的关键就是把传感信息从波长编码中完整地解调出来。文...

发表于 2017-11-18 12:04 134次阅读
基于FPGA的光栅解调系统的设计

在ZedBoard下SPI接口和ARM处理器端实...

该文介绍了ZedBoard平台下可编程逻辑端SPI接口和ARM处理器端以太网远端传输的设计。结合实例...

发表于 2017-11-17 12:12 180次阅读
在ZedBoard下SPI接口和ARM处理器端实...

工业以太网与现场总线技术各自优缺点和应用

随着“工业4.0”战略的展开,计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域,其中最主要的表...

发表于 2017-11-15 15:44 746次阅读
工业以太网与现场总线技术各自优缺点和应用

w5300是什么,w5300介绍

W5300的目标是在高性能的嵌入式领域,如多媒体数据流服务。与WIZnet现有的芯片方案相比较,W5...

发表于 2017-11-13 15:38 150次阅读
w5300是什么,w5300介绍

基于51单片机控制的以太网通讯实现

 摘要:介绍以太网的帧协议和以太网控制芯片RTL8019AS的结构特性;介绍51单片机控制RTL80...

发表于 2017-11-13 10:55 1043次阅读
基于51单片机控制的以太网通讯实现

不可不知的存储网络中FCoE的8个技术

原先的以太网使用到了一种叫做PAUSE的机制,PAUSE机制可以防止瞬时过载导致缓冲区溢出时不必要的...

发表于 2017-11-10 14:38 146次阅读
不可不知的存储网络中FCoE的8个技术

数据中心存储结构的未来也许会是RDMA

英特尔公司将RDMA技术直接应用在至强服务器的主板上。DataON公司正在使用新型Lightning...

发表于 2017-11-10 14:23 273次阅读
数据中心存储结构的未来也许会是RDMA

以太网怎么连接其操作步骤详解

  以太网怎么连接路由器这里教大家如何进行连接

发表于 2017-11-10 12:53 1729次阅读
以太网怎么连接其操作步骤详解

rs232转以太网模块是什么及使用方法和原理分析

RS232转以太网是一款嵌入式以太网串口数据转换设备, 内部集成了 TCP/IP 协议栈, 用户利用...

发表于 2017-11-08 10:03 989次阅读
rs232转以太网模块是什么及使用方法和原理分析

rs485转以太网介绍

RS485 转以太网模块是用来将以太网TCP 网络数据包或UDP 数据包与RS485接口数据实现双向...

发表于 2017-10-31 09:01 612次阅读
rs485转以太网介绍

profinet和工业以太网区别

profinet(实时以太网)基于工业以太网,具有很好的实时性,可以直接连接现场设备(使用PROFI...

发表于 2017-10-25 11:03 1394次阅读
profinet和工业以太网区别

工业以太网交换机和普通交换机的区别

在网络发达的今天,交换机被许多需要使用网络的朋友使用,可以实现一个网络多台电脑公用。但是什么是工业以...

发表于 2017-10-25 10:39 522次阅读
工业以太网交换机和普通交换机的区别

工业以太网与现场总线

现场总线是应用在生产现场、连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网...

发表于 2017-10-25 10:15 587次阅读
工业以太网与现场总线

工业以太网的是什么_工业以太网络环境

在工业领域使用的以太网,一般是数据链路层和物理层使用目前商用以太网的标准,而应用层被各个厂家重新定义...

发表于 2017-10-25 09:45 350次阅读
工业以太网的是什么_工业以太网络环境

工业以太网交换机原理与应用

工业以太网交换机,即应用于工业控制领域的以太网交换机设备,由于采用的网络标准其开放性好、应用广泛;能...

发表于 2017-10-25 09:22 340次阅读
工业以太网交换机原理与应用

工业以太网交换机品牌排名

交换机十大品牌排行榜,此次榜单收集了交换机行业超过55个品牌信息及62685个网友的投票做为参考,发...

发表于 2017-10-25 09:04 1267次阅读
工业以太网交换机品牌排名

令牌环网概念_令牌环网工作原理_令牌环网为什么没...

令牌环网是一种以环形网络拓扑结构为基础发展起来的局域网,如图1-12所示。虽然它在物理组成上也可以是...

发表于 2017-08-14 17:53 727次阅读
令牌环网概念_令牌环网工作原理_令牌环网为什么没...

Marvell推出业界首款安全功能的汽车级千兆以...

美国加利福尼亚州圣克拉拉市(2017年7月28日)– 存储、网络和连接半导体解决方案的领导厂商 Ma...

发表于 2017-07-31 10:44 536次阅读
Marvell推出业界首款安全功能的汽车级千兆以...

PC等仪器总线该如何选择?

当您面对各种各样的仪器连接总线时,可能会很难为自己的应用作出最合适的选择。可以说每个总线都有各自的优...

发表于 2017-04-30 08:03 467次阅读
PC等仪器总线该如何选择?

简述在工业控制中以太网的应用

在工业生产中,随着生产规模的扩大和复杂程度的提高,实际应用对控制系统的要求越来越高。在20世纪50~...

发表于 2017-04-28 16:45 1136次阅读
简述在工业控制中以太网的应用

以太网供电设计的理想选择

经理:你听说过 IEEE 委员会正在讨论的有关该最新 PoE 标准的什么事吗? 员工:是的,我刚刚在...

发表于 2017-04-18 15:42 207次阅读
以太网供电设计的理想选择

25千兆以太网怎样让网络更快更智能

直到最近,万兆以太网(10GbE)依然是高性能数据中心标准服务器和架顶式(ToR)交换机的速度规范。...

发表于 2017-04-10 18:27 398次阅读
25千兆以太网怎样让网络更快更智能

低功耗以太网节能的两种实现方法

以太网为什么这么耗电?是一个很常见的问题。典型的有功功率10/100 Mbps以太网物理层(PHY)...

发表于 2017-04-08 01:05 705次阅读
低功耗以太网节能的两种实现方法

赫联亚太新增Stewart Connector供...

专业的互连与机电产品授权分销商赫联亚太(Heilind Asia Pacific)日前宣布进一步扩展...

发表于 2017-03-23 10:18 248次阅读
赫联亚太新增Stewart Connector供...

利用低功率以太网节约功耗的两种方法

“以太网为何如此耗电?”是一个很常见的问题。典型的有功功率10/100 Mbps 以太网物理层(PH...

发表于 2017-03-17 15:19 354次阅读
利用低功率以太网节约功耗的两种方法

基于FPGA硬件加速的BittWare Stre...

在过去的三十年中,以太网已经发展成为所有行业的统一通信基础架构。每天都有超过三百万的以太网端口在部署...

发表于 2017-03-15 17:34 473次阅读
基于FPGA硬件加速的BittWare Stre...

新的缩放模式:以太网端口扩展器

在过去的三十年中,以太网已经发展成为所有行业的统一通信基础架构。每天都有超过三百万的以太网端口在部署...

发表于 2017-02-17 15:30 468次阅读
新的缩放模式:以太网端口扩展器

开启400G以太网:Spirent 400G以太...

在法国尼斯举行的2014WDM和下一代光纤网络研讨会上,思博伦通信 和 赛灵思公司讨论了通过Spir...

发表于 2017-02-10 20:06 135次阅读
开启400G以太网:Spirent 400G以太...

TECH:基于FPGA的高速以太网适配器卡必备的...

INVEA-TECH公司制作了基于FPGA的硬件加速以太网接口卡(HANICs)。本周,该公司在加利...

发表于 2017-02-09 13:49 261次阅读
TECH:基于FPGA的高速以太网适配器卡必备的...

Aldec发布ASIC容量可达2.88亿门的最大...

作为面向系统和专用集成电路(ASIC)设计提供混合硬件描述语言(HDL)模拟和硬件辅助验证解决方案的...

发表于 2017-02-09 10:52 282次阅读
Aldec发布ASIC容量可达2.88亿门的最大...

用现有的Cat 5e/6传输设备将数据中心带宽和...

将1Gbps以太网线缆提高到2.5或者5Gbps承诺的数据中心带宽效率和吞吐量,并在低成本投入下实现...

发表于 2017-02-09 09:58 210次阅读
用现有的Cat 5e/6传输设备将数据中心带宽和...