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[导读]为增进大家对车载以太网的认识,本文将对车载以太网TCP/IP协议以及无人车车载以太网予以概述。

车载以太网是以太网的具体应用之一,通过车载以太网,车内的各电子设备之间可以实现通信。上篇文章中,小编对车载以太网的测试有所阐述。为增进大家对车载以太网的认识,本文将对车载以太网TCP/IP协议以及无人车车载以太网予以概述。如果你对以太网具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

一、车载以太网TCP/IP协议

车载以太网是一种通过以太网使车内各个ECU实现通信的新型局域网技术,其中,TCP/IP协议提供点对点的链接机制,定义了以太网数据如何封装、定址、传输、路由以及在目的地如何接收。

第1层为物理层,目前车载以太网的物理层技术是由OPEN联盟推动的BroadR-Reach技术,BroadR-Reach技术提供标准以太网的MAC层接口,所以能够使用与其他以太网类型相同的数据链路层逻辑功能及帧格式,另外,BroadR-Reach支持全双工通信,可以使一条链路上的2台设备能够同时发送和接收数据,提高数据传输效率。第2层为数据链路层,根据IEEE 802模型OSI参考模型又可以分为两个子层:逻辑链路控制(LLC)子层、媒体接入控制(MAC)子层。LLC子层主要负责为同一个网络中的本地设备建立和控制逻辑链路并向第3层提供统一的接口;MAC子层则主要为设备控制和网络接入管理定义具体机制。第3层为网络层,主要是将从下层接收到的数据进行IP地址的封装、解封装和逻辑设备寻址。第4层为传输层,它负责让设备之间建立逻辑连接,使数据进行可靠或者不可靠的发送,识别源应用进程和目标应用进程也是在这一层实现的。第5层为应用层,应用层负责实现终端用户的应用和服务。

二、无人车车载以太网概述

传统车载网络大多数都是采用CAN总线、LIN总线、FlexRay总线、TTP总线和MOST总线等,它们都有相应的优缺点,但都有个共同点——带宽普遍不高(第三代技术MOST150传输速率150Mbit/s)。无人车的通信数据带宽需求比不上商用汽车,但随着无人车技术的逐渐发展完善,整车各个子系统功能的拓展,车上各类传感器的数量急剧增加,导致整个车载网络的数据量大增,再结合无人车自主行驶所需的经过处理的激光雷达数据,可以得出车载网络的带宽需求已经是传统总线式网络难以满足的结论。并且,无人车系统复杂度的提高和其功能高度集成化,在可靠性方面,总线通信方式比不上以太网拓扑结构。以太网的技术成熟为传统车载网络的这些问题提供了一种解决方案。在无人车的网络中,地面控制站需要实时监测无人车的状态,因此通信任务实时性必须得到保证。TTE基于传统以太网技术发展起来,其区别就是TTE支持时间触发和事件触发两种通信方式,前者保证数据通信实时性,后者保证带宽高利用率。在无人车TTE网络系统里,核心在于TTE交换机板卡和TTE端节点板卡的设计,根据整个通信网络架构的需求对板卡功能进行软件和硬件开发。

无人车网络在可靠性方面采用三余度时间触发通信架构,一条通信链路断开,其他两条链路也能替换工作,三条通信链路全断开,整个网络系统才会进入瘫痪状态。TTE通信系统共用一个全局时钟,系统中的设备按照固定时刻发送一些任务数据到目的设备,这种协作时分多址方法扩展了标准交换以太网协议,确保传输具有严格实时要求的消息,保证了设备间的高可靠性通信。全局时钟的同步统一采用主从同步的方式,把TTE网络里面的TTE交换机作为主节点,采用时间触发通信方式的设备作为从节点,以一个主节点向其他从节点同时发送同步数据帧,从节点根据接收到的帧解析和传输延时修正本地时钟,从而实现全局时钟同步,程序简单且精度较高。

从数据流来看,无人车的通信网络系统采用主网与子网相结合的网络结构,很大程度地集成了整个车载网络系统里面各个设备的通信需求,且能保证高质量通信服务。传统总线式的车载网络难以适用于高速通信的大数据量传输,但是从整个车载网络的工作境况来说,总线可以像LIN总线作为CAN总线的补充成为高速通信网络架构的扩展。主网采用千兆带宽的TTE,具有以太网接口的设备进行连接,支持图像数据和感知数据的高速稳定传输;子网采用CAN、TTP等通信总线,实现低速、低成本、高质量的通信。

车载网络系统采用一种类似树形的拓扑结构,是对星形拓扑结构的拓展,并在保证通信高可靠性的情况下采用三余度通信架构。整个通信网络以交换机为中心,交换机的各端口连接其他各个系统的通信设备,从而实现各设备间的数据通信,完成对无人车的行驶控制、任务控制和状态监测。

以上便是此次小编带来的“以太网”相关内容,通过本文,希望大家对车载以太网具备一定的认知。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

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