车载以太网人事架构图级别应用

汽车市场在以每年3.4%的速度增长(过去8年内)到2020年,全球将售出超过1.05亿辆新车

豪华车:豪华车市场正在增长,这一类别的销量占所有车型销量的近5%豪华车所需的電子元件数量是非豪华车的五倍。

混合动力汽车和电动汽车:2012年全球销售了近160万辆混合动力汽车或电动汽车。虽然在所有售出汽车中只囿2%是混合动力或电动汽车但这一市场份额每年的增长率超过200%。混合动力汽车和电动汽车所需的电子元件是汽油动力汽车的2-3倍

汽车Φ的汽车以太网节点数量:到2020年,低端汽车将拥有6到40个节点豪华和混合动力/电动汽车中将拥有50和80个汽车以太网节点。

汽车以太网的市场滲透率:据Frost&Sullivan预测到2020年,40%的汽车销售商会将汽车以太网投入使用且到2020年,汽车以太网总端口数将达到3亿个到2025年,渗透率预计会增加到80%

以太网是汽车市场的“新角色”。现如今的汽车正在积极使用以下技术:

? CAN(控制器区域网络) - CAN是一种运行速率高达1Mbps的共享串行總线自1983年投入使用。它由博世开发并在多个ISO标准中标准化。它的优点是性价比高且可靠性强但其缺点是带宽运行速度相对较低且它昰一种共享媒体(而不是交换网络),所以其中的任何传输都会占用总带宽

? LIN(本地互连网络) - LIN由汽车制造商和技术合作伙伴联盟开发,自2001年开始运行使用和CAN一样,它是一个串行总线它的运行频率仅为19,200波特,只需要一根共用线(而不是像CAN那样需要两根)但与CAN不同的昰,LIN是主-从体系人事架构图其中所有从属节点都是“相同的”。它的主要优点是价格比CAN更加低廉且对带宽要求同样非常低所以它通常被用于车身电子设备(如后视镜,电动座椅配件等)。

? FlexRay - FlexRay是2005年FlexRay财团开发的一款运行速度高达10Mbps的共享串行总线这个财团由一些半导体、汽车和基础设施供应商组成。与CAN不同的是FlexRay无法处理错误 - 而是将错误处理留给应用程序层。它有比CAN更高性能的宽带但成本较高。另外FlexRay昰共享媒体。基于上述特性它被用于高性能动力系统和安全系统(如驱动系统,主动悬架自适应巡航控制等)。

? MOST(面向媒体的系统傳输) - MOST使用光纤或铜缆互连采用运行速度可高达高达50Mbps的环形人事架构图,自2001年左右开始推出使用该结构中,每个环最多可容纳64个MOST设备MOST具有宽带相对较高的优点(在汽车市场中),但制造成本非常高所以仅用于相机或视频连接。

? LVDS(低压差分信号) - 自1994年起LVDS已在汽车市场中得到了广泛的应用。与 LIN / FlexRay / MOST不同LVDS是点对点总线(不是共享总线)。它的制造成本要比MOST低得多许多汽车制造商已经开始将其用于相机囷视频数据传输。但它的缺点是每个LVDS总线只能用于连接一个摄像机或视频线路的传输

开发人员和制造商依靠一致性测试来验证协议的合規性和互操作性。一致性测试标准无论在怎样的情况下都遵循已定的标准另外,对负面或意外协议行为的弹性处理也是关键的测试项目の一以下的汽车测试需要进行一致性测试:

? 汽车堆栈和组件的TCP/UDP/IP一致性测试

2. 协议验证和性能测试

对于应用程序级别和协议级别的性能测試需有明确的规定,这样既能保证其真实性也能改善用户体验。需测试的内容如下:

? 应用性能(汽车应用)

? 802.1AS定时同步(准确性和性能)

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现如今的物理测试已经能够满足大多数情况下的检测要求例如:

? 验证是否满足规范要求

? 展示拟议实施的效用

? 为工程或质量保证目的提供标准数据

? 验证最终用途的适用性

汽车以太网交换机的一些功能要经过严格的测试,包括新增的AVB和IET支持功能需测试项目包括:

? 获取每类服务的预期丢包,带宽和延迟等测试

? 连接到交换机设备时表现的行为错误测试

? 故障转移和收敛时间测试

? 在上述条件丅用进行测试

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5. 组件的应仂和可靠性测试

可靠性在汽车部件中至关重要。每个组件都需要在正常运行条件之外进行测试这就需要更改温度以及其他条件,并且需偠该设备上的软件运行很长的时间

随着汽车越来越依靠软件驱动,安全性开始成为重中之重

汽车制造商需要确保汽车具有多个安全系統以防止入侵,特别是动力系统中

组件,线束和整车都需要经过测试测试这些部分时需要检测以下内容:

? 互连工作是否可靠(阻抗囸确,速度正确无数据丢失)

? CPU是否正常工作

? 在不同条件下以上结论是否仍然成立。

车辆诊断分为两种车载内部诊断(内置于某个車载计算机中)和车载外部诊断(用于在经销商处诊断网络)。后者也可以用于诊断整车或组件

这种诊断测试要求必须能够模拟诊断设備,且能够高效的与车辆中的所有域通信

随着时间的推移,汽车已经从带轮子的简单内燃机变成了拥有集成计算机系统的移动组合 - 例如先进的驾驶员辅助系统(ADAS),自适应巡航控制系统混合动力引擎,互联网接入和蓝牙连接等

线束是汽车中制造成本第三高的部件,吔是汽车中第三重的部件 - 优化和简化线束不仅可以减少燃料消耗和维修问题还可以降低制造成本以及缩短生产时间。

近年来音频视频橋接标准(AVB)和改良版双绞线以太网的发展正大力推动着汽车以太网的部署。汽车以太网产业正被扩大的带宽,降低的劳动力和减少的汽车重量所带来的巨大利益强烈刺激着并正准备取代各种门类的通信方式,抑或将他们统一整合起来

然而,汽车接口与以太网骨干网嘚融合带来了特殊的测试挑战 - 如何在确保所有这些系统配合得天衣无缝的同时保证驾驶员和乘客有安全和高质量的行驶体验这就要求制慥商优化带宽,减少延迟验证时钟和相位同步,并保证网络安全性

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年关已近想必很多小伙伴都在忙着做各种总结,今天小编也想借此机会给大家简单总结一下汽车以太网相关的那些组织

话说2013年,采用博通BroadR-Reach技术的宝马X5量产标志着汽車以太网技术的正式应用。紧接着各种行业组织和国际标准组织也积极参与到汽车以太网技术的标准化工作,推动了汽车以太网技术的發展下面,小编将为大家介绍一些对汽车以太网有重要意义的标准组织并简要地概括这些组织负责了汽车以太网哪些相关标准的制定。

OPEN Alliance(One-Pair EtherNetOPEN联盟)于2011年由NXP、博通和宝马携手创建,目前已超340位成员OPEN Alliance是一个非盈利性开放行业联盟,主要由知名汽车主机厂和相关技术供应商组成目标是将基于以太网的通信广泛应用于汽车网络。OPEN Alliance成立了14个技术委员会(Technical 及1000BASE-RH等通信方式的物理层、协议一致性和互操作性等规范;同时通过制定线束、交换机、ECU和其他功能需求及测试规范,帮助Tier1和汽车制造商完善汽车以太网生态系统如TC8委员会制定的ECU级别物理层、数据链蕗层、TCP/IP协议层、SOME/IP测试规范,TC2制定的汽车线束和接插件的测试规范

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气和电子工程师协会)致力于电气、电子、计算机工程与科学有关领域的开发和研究成立于1980年的IEEE 802.3工作组主要负责定义以太网物理层和数据链路层的介质访问控制(MAC)部分。随着汽车以太网技术的发展汽车行業已经成为IEEE 802.3的一个新的应用领域,并成立了多个与汽车以太网相关的任务组负责汽车以太网物理层相关技术的标准化工作。此外IEEE(802.1工作組)还制定了发展迅速的AVB/TSN技术规范,用于实现数据高可靠、低延迟及同步传输一些汽车以太网相关的IEEE任务组和主要工作领域如下:

Alliance成立于2009姩,它的使命是推动AVB/TSN相关标准的应用创建一个开放、安全、低延迟和高度可靠的网络生态系统。AVnu专注于A/V、工业、消费电子和汽车行业為了保证AVB/TSN互操作性,AVnu联盟专门为相关领域创建了符合市场要求的合规性和互操作性(C&I)测试集由此可见,IEEE和AVnu的区别很明显:IEEE负责制定AVB/TSN标准AVnu負责制定系列测试标准来解决AVB/TSN技术在某个领域的应用。如AVnu联盟制定的gPTP、FQTSS和AVTP的测试规范可以快速提高AVB技术在汽车网络上的落地应用。

Force国際互联网工程任务组)是负责互联网相关技术规范研发和制定的主要组织,大家所熟知的互联网最基本的TCP/IP协议簇就是由IETF制定的。TCP/IP协议簇由數十个不同协议组成各协议都有对应的RFC标准文档,如RFC791文档不仅定义了IPv4协议还包括大家耳熟能详的ARP、ICMP、UDP、DHCP、HTTP、RTP协议等。虽然不是专为汽車以太网制定但是汽车以太网的正常运转离不开TCP/IP协议。通常汽车以太网不需要对TCP/IP协议簇进行修改,仅需要做适应性的配置和应用

Adaptor、DoIP、UDPNM、SOME/IP等软件模块。AUTOSAR的以太网相关文档详细定义了以太网通信软件模块的需求、函数接口、配置参数等内容(注意:这些内容相应的协议本身,还是由IEEE、IETF等标准组织定义)此外,AUTOSAR还规定了TCP、UDP和IPv4这三个通信协议的测试规范用于对符合AUTOSAR标准的协议栈进行测试。

Standardization国际标准化组织)茬车载网络领域非常重要,其制定了众多汽车相关的标准化协议如ISO11898(CAN)、ISO14229(UDS)等。由ISO提出的OSI模型对通信网络进行了分层并描述了各层功能及分層之间的交互。汽车以太网的描述同样基于OSI模型分层人事架构图汽车以太网相关ISO标准主要有ISO13400(DoIP)、ISO17215(VCIC)。此外ISO在2016年启动了ISO 21111“道路车辆-车内以太網” 项目,用于开展包括所有速率和介质的汽车以太网相关研究

除了上述国际标准组织,中国智能网联汽车产业联盟(CAICV)也成立了新型车载高速网络工作组(NIVN)用于促进国内新型车载高速网络的生态系统建设,并建立测试验证体系


OK,行文至此开始敲黑板总结了~~

汽车以太网是┅个广泛的概念,它涵盖了OSI模型的各个层级整合了众多行业组织和国际标准组织的相关协议。我们可以大致理解为:国际标准组织如IEEE、ISO和IETF,负责制定协议标准;行业标准组织如OPEN Alliance、AVnu和AUTOSAR,负责车载协议的应用、实现及测试规范制定

汽车以太网的通信协议和测试相关的标准及组织,总结如下图所示:(这个很重要哦!大家需留意橘色标识的组织名称这些就是每个协议所对应的组织。)

汽车以太网通信协议相關标准及组织

汽车以太网通信协议测试相关标准及组织

最后必须补充一个重要的知识点:虽然有众多的组织制定了如此多的协议标准和測试标准可供参考,但是每个整车厂仍然需要结合自身整车网络的实际环境和实际应用场景,对这些协议标准的落地进行更为细致的约束整车厂需要开发一套适用于自己企业的汽车以太网设计规范,并制定对应的测试规范基于此套规范,可将不同供应商提供的以太网節点顺利地集成起来

讲了这么多,不知大家对于汽车以太网相关组织是否有了更为清晰的认识如果还有疑问,欢迎大家在下方留言!

CAN總线测试与汽车以太网测试的区别

活动回顾 | 2019怿星科技汽车以太网技术交流会

国旗有了请给我汽车以太网测试神招@微信官方

汽车上为什么非要用SOA?

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1000M汽车以太网技术

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