IXIA汽车以太网技术白皮书:前言

汽车技术正在快速发展。曾经的科幻小说很快就要变成了现实。智能手机连接,高性能娱乐系统,导航,互动系统---除此以外其他技术也在迅速发展。汽车中使用的软件变得越来越复杂,而且软件之间的联动也变得越来越紧密。所有这些日益增加的汽车应用程序都提高了对带宽的需求。与此同时,汽车制造商正在增加越来越多的计算系统,应用程序以及之间的连接。这些电子产品的成本——以及在布线、网络接口和计算能力方面促使它们的成本在不断的增长。而以太网部署却可以实现带宽的提高并且将减少这些成本。因此随着技术的发展使得以太网在汽车上变得可行。

 

根据 Frost & Sullivan 的分析,到2020年,大约有近4亿个汽车以太网端口将被应用在汽车当中。并且到2022年,汽车以太网端口的总数将高于所有其他以太网端口的总和。汽车以太网不仅仅只是“豪华”汽车的市场——趋势表明,绝大多数汽车制造商正在计划将所有类别的汽车转换到以太网。而宝马是采用这一技术方面的领先者,但每一个汽车制造商都将在这个方向取得进展。现代汽车目前计划将以太网用在即将到来的汽车信息娱乐系统中,大众则利用在汽车的驾驶员辅助系统中。

汽车市场的绝大多数玩家都参与了汽车以太网。我们在行业组织、标准机构、发布的测试结果中以及推广标准各方面看到了它们。主要的驱动因素是降低成本、提高效率和缩短上市时间。

什么是汽车以太网

汽车以太网是一种物理网络,用于通过有线网络去连接汽车内部的各个部件。它的设计目的是满足汽车市场的需求,包括满足电气需求(EMI / RFI排放和易感性)、带宽要求、延迟要求、同步和网络管理等要求。为了充分满足汽车的要求,在IEEE 802.3和802.1组中正在进行多个新规范和规范修订。与此同时,汽车开发系统架构联盟AUTOSAR、OPEN联盟以及AVnu联盟也正在汽车以太网的多个方面的标准进行细化。

IEEE 

IEEE 802.3制定的局域网标准代表了业界主流的以太网技术,汽车以太网技术是在IEEE802.3基础上开发研制的,因此IEEE是目前最为重要的汽车以太网国际标准化机构。为了满足车内的要求,涉及到IEEE 802.3和802.1两个工作组内的多个新规范的制定和原有规范的修订,包括PHY规范、AVB规范、单线对数据线供电等。

OPEN 

OPEN联盟于2011年11月由博通(Broadcom)、恩智浦(NXP)以及宝马(BMW)公司发起成立的开放产业联盟,旨在推动将基于以太网的技术标准应用于车内联网。OPEN的主要标准化目标有:1、制定100Mbit/s BroadR-R的物理层标准并将其推广成为开放的产业标准;2、在相关标准化组织中鼓励和支持开发更高速的物理层技术规范;3、制定OPEN的互通性要求,选择第三方执行互操作性测试;4、发现汽车以太网在实现过程中的标准化缺口。

AUTOSAR

AUTOSAR是由汽车制造商、供应商以及工具开发商发起的联盟,旨在制定一个开放的、标准化的车用软件架构。AUTOSAR的规范包括车用TCP/UDP/IP协议栈。

AVnu

AVnu联盟是由博通联合思科、哈曼和英特尔成立,致力于推广IEEE 802.1的AVB标准和时间同步网络(TSN)标准,建立认证体系,并解决诸如精确定时、实时同步、带宽预留以及流量整形等重要的技术和性能问题。目前,AVnu已发布其汽车以太网AVB的认证测试规范,并已认证了多个型号的产品。

 

 

为什么以太网之前未应用汽车中

尽管以太网已经存在了20多年,但由于以下的限制,它不能在汽车上使用过:

 1 以太网不满足汽车市场中OEM的EMI / RFI的要求。100Mbps(及以上)的以太网有太多的射频噪声。

 2 以太网不能保证低微秒范围的延迟。任何需要快速响应时间的传感器/控制都不会使用以太网技术。

 3 以太网没有办法控制对不同流的带宽分配,因此不能用于从多种类型的源传输共享数据。

 4 以太网没有一种同步设备之间时间的技术和多个设备同时采样数据的方法。

 

 

驱动汽车以太网实施的动力?

1、汽车中的电子设备变得越来越复杂,越来越多的传感器、控制器和接口具有更高的带宽要求。汽车中不同的计算器和功能之间需要越来越多的相互通信。复杂性,成本和重量都是驱动因素。由博通和博世联合研究,使用单对非屏蔽双绞线电缆(UTP)可以实现100Mbps甚至1Gbps的传输速率,随着更小、更紧凑的连接器可以降低连接成本高达80%,布线重量也可降低30%。

2、今天,使用多种不同的专有通信标准,每个组件通常使用专用的电线/电缆。通过迁移到一个标准上,所有不同组件的通信都可以在同一个交换以太网网络上共存,从中央交换机到各个位置上。

3、为了满足低延时和时间同步的需要,IEEE TSN(Time-Sensitive Networks)工作组的成立,为现有的802.1与802.3以太网标准增加了一系列的扩展功能,从而进一步确保了控制器/传感器之间的低时延的高效性。

4、到2020年,汽车内部结构将从专用协议的异构网络(如CAN等)转变成分层的、同质的汽车以太网结构(见下图)。在新结构中,1GE的汽车以太网交换设备将互联汽车的所有域(也就是说,以太网将是一种共享媒体介质,信号控制与节流阀共享相同的媒介,同时也可以要求改变广播频道和后排座位上的孩子们的视频)。

 

 


 

 

IXIA汽车以太网技术白皮书目录一览 

1.IXIA汽车以太网的协议一致性测试方案

1.1 一致性测试的重要性

1.2 IXIA提供的汽车以太网一致性测试方案

1.3 IXANVL的特点

1.4 验证互操作性和健壮性的必要性

1.5 一致性测试-避免召回和提高安全性

2.IXIA汽车以太网AVB/TSN测试方案

2.1 市场现状及问题

2.2 AVB/TSN主要应用场景

2.3 AVB协议一致性测试

2.4 Automotive Ethernet交换机功能和性能测试

2.5 AVB协议功能测试

2.6 TSN协议功能测试

3.IXIA汽车以太网硬件产品

3.1 测试机框

3.2 测试板卡

3.3 便携式设备

4.IXIA汽车以太网安全测试方案

4.1 物理层安全测试

4.2 网络层安全测试

4.3 应用层安全测试

5.IXIA的1PPS测试方案


2018-03-14 转载;KEYSIGHT

 

 


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