下一代汽車車載網(wǎng)絡(luò)中以太網(wǎng)技術(shù)的性能研究.pdf

1、目前，人們對(duì)于汽車功能的需求不斷升級(jí)，汽車正向著更智能、更舒適、更安全的方向發(fā)展。汽車輔助駕駛、安全、診斷及娛樂(lè)等相關(guān)設(shè)備或子系統(tǒng)等不斷被加入汽車電子系統(tǒng)，這使得車載網(wǎng)絡(luò)對(duì)帶寬、開(kāi)放性的要求越來(lái)越高，各子系統(tǒng)之間通信需求越來(lái)越大。目前的基于中央網(wǎng)關(guān)且包含多個(gè)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的高度集成式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)難以滿足未來(lái)汽車電子系統(tǒng)的需求。下一代汽車車載網(wǎng)絡(luò)將演變?yōu)橐砸蕴W(wǎng)為骨干網(wǎng)、多總線構(gòu)成下層網(wǎng)絡(luò)的層次化網(wǎng)絡(luò)。其中，如何使以太網(wǎng)技術(shù)能

2、夠提供汽車車載應(yīng)用所需的服務(wù)質(zhì)量保障，尤其是實(shí)時(shí)性保障，成為了當(dāng)前學(xué)術(shù)界和汽車工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。
　　目前對(duì)下一代汽車車載以太網(wǎng)的研究還不太成熟，其工作機(jī)制和協(xié)議都處在討論階段，還沒(méi)有形成相對(duì)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。本文重點(diǎn)關(guān)注了可用于下一代汽車車載網(wǎng)絡(luò)中的兩種候選的以太網(wǎng)技術(shù)，即Ethernet AVB（音視頻橋接以太網(wǎng)技術(shù)）和基于IEEE802.1P/Q的具有輕量級(jí)服務(wù)質(zhì)量保證的以太網(wǎng)技術(shù)。本文的主要工作及貢獻(xiàn)有以下兩方面:
　　首

3、先，針對(duì)基于Ethernet AVB技術(shù)的車載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過(guò)程，提出了一種具體的、低復(fù)雜度的減小實(shí)時(shí)性消息延遲的方法FnLBF(First nRT Last class BFragment)。該方法基于對(duì)AVB網(wǎng)絡(luò)端到端最壞時(shí)延的計(jì)算，對(duì)給定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜土髋渲眯畔?，通過(guò)調(diào)整某些數(shù)據(jù)幀的幀長(zhǎng)，從而降低實(shí)時(shí)性消息的時(shí)延，使其滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的實(shí)時(shí)性需求。該方法可以在保證時(shí)延滿足設(shè)計(jì)閾值的情況下，對(duì)實(shí)時(shí)流的原始配置進(jìn)行盡可能小的改動(dòng)，同時(shí)保證非實(shí)時(shí)

4、數(shù)據(jù)幀取盡可能大的幀長(zhǎng)，以保證其數(shù)據(jù)流中的有效數(shù)據(jù)比例。
　　其次，在車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情景下，對(duì)基于IEEE802.1P/Q的輕量級(jí)的以太網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量保障策略進(jìn)行了建模和性能分析。在一類以以太網(wǎng)為骨干網(wǎng)的車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，使用排隊(duì)論建立了系統(tǒng)模型，給出了三種不同的輕量級(jí)服務(wù)保證策略下各類消息在交換機(jī)上的平均時(shí)延的形式化表述，結(jié)合車載網(wǎng)中的數(shù)據(jù)流特征對(duì)比了三種策略的性能并分析了在非實(shí)時(shí)性消息干擾下不同策略對(duì)實(shí)時(shí)性消息的時(shí)延保障性能。