وبلاگ در باره اترنت خودرویی انقلاب اتصال درون خودرو را هدایت می‌کند

در نقشه بزرگ صنعت خودرو، خودروهای تعریف شده با نرم افزار (SDV) ، فناوری های رانندگی خودکار،تجربه مصرف کننده در حال تکامل است و با سرعت بی سابقه ای در حال همگرا شدن استیک شبکه مقیاس پذیر، با سرعت بالا و قابل اعتماد در خودرو دیگر اختیاری نیست بلکه یک عامل حیاتی است که رقابت خودروهای آینده را تعیین می کند.به عنوان یک فناوری شبکه در داخل خودرو، به تدریج تبدیل به سنگ بنای معماری خودروهای مدرن شده است. به ویژه هنگامی که با تکنولوژی شبکه حساس به زمان (TSN) ترکیب می شود،اترنت خودرو به تولید کنندگان تجهیزات اصلی (OEM) پهنای باند را فراهم می کند.، انعطاف پذیری و قابلیت همکاری مورد نیاز برای پشتیبانی از سیستم های نسل بعدی وسایل نقلیه.

اتریوم اتریوم اتریوم اتریوم اتریوم اتریوم اتریومدر مقایسه با پروتکل های ارتباطی سنتی داخل خودرو (مانند CAN)، LIN، یا FlexRay) ، اترنت از سرعت انتقال داده های بالاتر پشتیبانی می کند و ارتباطات مبتنی بر IP را اتخاذ می کند،ارائه یک پلت فرم قدرتمند برای تبادل داده بین واحدهای کنترل الکترونیکی مختلف (ECU) در داخل وسایل نقلیه.

با این حال، برخلاف CAN و FlexRay، اترنت به طور ذاتی دارای ویژگی های پهنای باند یا تأخیر تعیین کننده نیست.در حالی که تاخیر دو ثانیه ای در زمان تماشای فیلم های آنلاین ممکن است باعث ناراحتی قابل توجهی برای کاربر نشودبرای رسیدگی به محدودیت های اترنت در تعیین کننده، IEEE 802.یک گروه کاری مجموعه ای از استانداردهای شبکه های حساس به زمان (TSN) را توسعه داده است.این استانداردها قابلیت های همگام سازی زمان، برنامه ریزی ترافیک و افزوده شدن را به اترنت اضافه می کنند و این امکان را به آن می دهند که نیازهای برنامه های کاربردی ایمنی و متصل شده خودرو را برآورده کند.

• پهنای باند بالا:اتو متریال اترنت از سرعت انتقال داده در محدوده 10 Mbps تا 10 Gbps یا بالاتر پشتیبانی می کند و نیازهای رو به رشد انتقال داده در داخل وسایل نقلیه را برآورده می کند.
• کابل کشی مقرون به صرفه:استفاده از کابل های تک جفت (مانند 100BASE-T1، 1000BASE-T1) وزن و هزینه کابل را به طور قابل توجهی کاهش می دهد، که برای تولیدکنندگان خودرو که طراحی سبک و کنترل هزینه را دنبال می کنند، بسیار مهم است.
• آدرس IP:استفاده از آدرس گذاری پروتکل اینترنت (IP) یک ساختار آدرس گذاری جهانی و قابل همکاری برای دستگاه های موجود در شبکه های داخل خودرو را فراهم می کند.این امر برای اتصال ابر مورد انتظار در وسایل نقلیه تعریف شده توسط نرم افزار (SDV) ضروری است..

• همگام سازی زمان:تمام دستگاه های شبکه می توانند با یک ساعت مرجع مشترک همگام شوند، که دقت و ثبات در انتقال داده را تضمین می کند.
• طبقه بندی و شکل گیری ترافیک:ترافیک پیام را می توان به دسته های مختلف سازماندهی کرد تا عملیات صوتی / تصویری صاف و قابل اعتماد حاصل شود.
• شکل گیری تعیین کننده:با استفاده از فناوری های شکل گیری و پیشگیری از زمان، ترافیک حیاتی برای عملکردهای ایمنی و کنترل خودرو می تواند هدایت شود، به دست آوردن تاخیر تعیین کننده و تضمین شده،به طور معمول با دقت از انتهای به انتهای در میکرو ثانیه.
• تخليه:شبکه ها می توانند با افزوده سازی ساخته شوند تا از دست دادن هر پیوند (یا حتی هر گره شبکه ای) در ترافیک پیام بین لینک ها و گره های باقی مانده تداخل نداشته باشد.

از آنجا که وسایل نقلیه بیشتر ECU ها، سنسورها، دوربین ها و سیستم های اطلاعات و سرگرمی را ادغام می کنند، پروتکل های اتوبوس سنتی به طور فزاینده ای قادر به پاسخگویی به تقاضای رو به رشد پهنای باند نیستند.اترنت یک پلت فرم یکپارچه و مقیاس پذیر را فراهم می کند، اجازه می دهد تا OEM ها دامنه های ارتباطی چندگانه را به یک شبکه ستون فقرات واحد متحد کنند.این ادغام نه تنها معماری الکتریکی خودرو را ساده می کند بلکه پیچیدگی و وزن سیم کشی را کاهش می دهد.

اتریت خودرو در حالت دوگانه کامل کار می کند، اجازه می دهد تا داده ها به طور همزمان در هر دو جهت از طریق یک جفت پیچ خورده منتقل شوند. این ویژگی که در اتوبوس هایی مانند CAN یا LIN وجود ندارد،افزایش سرعت انتقال داده و کاهش وزن کابل در وسایل نقلیهارتباطات دوگانه کامل برای کاربردهایی که نیاز به پهنای باند بالا و تاخیر کم دارند، مانند ADAS و رانندگی مستقل بسیار مهم است.

ADAS، توابع رانندگی مستقل و سیستم های اطلاعات و سرگرمی با وضوح بالا تا گیگابایت داده در ثانیه تولید می کنند. پهنای باند اترنت می تواند به طور کارآمد این داده ها را مدیریت کند،امکان تجربه رانندگی راحت تر و ایمن تربه عنوان مثال، سیستم های رانندگی مستقل نیاز به پردازش داده ها از سنسورهای متعدد در زمان واقعی برای تصمیم گیری دقیق دارند.اتریت خودرو پهنای باند کافی را برای پشتیبانی از این برنامه های داده فشرده فراهم می کند.

اترنت به طور ذاتی IP دوستانه است و امکان برقراری ارتباط آسان با سرویس های ابری، سیستم عامل های OTA، V2X و دستگاه های تلفن همراه را فراهم می کند. این ادغام برای وسایل نقلیه تعریف شده نرم افزاری (SDV) بسیار مهم است.که نیاز به مبادله داده های مکرر و به روزرسانی نرم افزار با ابر دارنداتو متریال اترنت یک کانال ارتباطی قابل اعتماد و امن را برای SDV فراهم می کند.

اتریوم اتریوم اتریوم اتریوم اتریوم اتریوم است.این امر برای سازندگان OEM که راه حل های متعدد از تامین کنندگان سطح یک و ارائه دهندگان نرم افزار را ادغام می کنند ضروری استاستاندارد سازی و قابلیت همکاری پیچیدگی یکپارچه سازی را کاهش می دهد و به سازندگان OEM اجازه می دهد تا اجزای بهینه و راه حل ها را انتخاب کنند.

همه ی اترنت در وسایل نقلیه یکسان نیستند. استانداردهای کلیدی شامل:

• 100BASE-T1 (IEEE 802.3bw):پهنای باند سطح ابتدایی مناسب برای الکترونیک بدن و سنسورهای ADAS.
• 1000BASE-T1 (IEEE 802.3bp):پهنای باند سطح متوسط مناسب برای سیستم های اطلاعات و تفریح و دوربین های با وضوح بالا.
• 10GBASE-T1 (IEEE 802.3ch):ستون فقرات با کارایی بالا که برای رانندگی مستقل و کنترل کننده های منطقه مناسب است.

این استانداردها به OEM ها اجازه می دهند معماری های منطقه ای را طراحی کنند که در آن دروازه های کمتر و هوشمندتر داده ها را در دامنه های خودرو مدیریت می کنند.معماری منطقه ای می تواند پیچیدگی و وزن سیم کشی را کاهش دهد در حالی که عملکرد کلی خودرو را بهبود می بخشد.

ادغام در زمان واقعی داده های دوربین، رادار و لیدار نیاز به TSN Ethernet تعیین کننده برای تصمیم گیری ایمن دارد. به عنوان مثال،سیستم های ترمز اضطراری اتوماتیک نیاز به پردازش داده ها از سنسورهای متعدد در زمان واقعی برای تشخیص تصادفات احتمالی و اتخاذ اقدامات مناسب دارند.Ethernet TSN تاخیر کم و قابلیت اطمینان بالا را برای اطمینان از ایمنی سیستم فراهم می کند.

پخش HD، بازی و آینه سازی نیاز به AVB و گیگابیت اترنت دارند. اترنت خودرو پهنای باند کافی را برای پشتیبانی از این برنامه های فشرده داده فراهم می کند.ارائه تجربه های سرگرمی غنی برای مسافران.

سازندگان OEM برای تحویل سریع و ایمن بسته های نرم افزاری بزرگ به اترنت تکیه می کنند که برای SDV ها بسیار مهم است.به روزرسانی های OTA به سازندگان اجازه می دهد تا نرم افزار را در طول چرخه عمر یک خودرو بدون بازگشت به کار بهبود بخشند و به روزرسانی کننداتو متریال اترنت یک کانال ارتباطی قابل اعتماد و امن برای به روز رسانی OTA فراهم می کند.

اتصال ECU ها از طریق مرکز های منطقه ای از طریق ستون فقرات ارتن ارتن با سرعت بالا پیچیدگی سیم کشی و هزینه را کاهش می دهد. معماری های منطقه ای سیستم های الکترونیکی خودرو را به چندین منطقه تقسیم می کنند.هرکدام توسط یک یا چند کنترل کننده منطقه مدیریت می شوند.کنترل کننده های منطقه از طریق ستون فقرات اترنت ارتباط برقرار می کنند، پیچیدگی و وزن سیم کشی را کاهش می دهند و عملکرد کلی خودرو را بهبود می بخشند.

• تعیین کننده برای سیستم های حیاتی ایمنی:پذیرش TSN بسیار مهم است. OEM ها باید اطمینان حاصل کنند که شبکه های اترنت خودروی خود را با الزامات کم تاخیر و قابلیت اطمینان بالا از برنامه های امنیتی حیاتی برآورده می کنند.
• خطرات امنیتی:سیستم های مبتنی بر IP باید شامل مکانیسم های رمزگذاری، احراز هویت و تشخیص نفوذ باشند. به عنوان وسایل نقلیه بیشتر متصل می شوند، آنها با افزایش خطرات امنیت سایبری روبرو می شوند.سازندگان OEM نیاز به اقدامات امنیتی مناسب برای محافظت از وسایل نقلیه از حملات سایبری دارند.
• پیچیدگی آزمایش و اعتباربخشی:شبکه های گیگابیت نیاز به ابزارهای شبیه سازی و تشخیص جدید دارند. پیچیدگی اتریت خودرو چالش های جدیدی را برای آزمایش و اعتبار سنجی ایجاد می کند.سازندگان OEM نیاز به ابزارها و تکنیک های جدید برای اطمینان از عملکرد مناسب شبکه دارند.
• تعاملی:در طول انتقال، سازندگان OEM باید اترنت را با سیستم های CAN / LIN موجود ادغام کنند. اترن خودرو باید با شبکه های CAN و LIN قدیمی در وسایل نقلیه همکاری کند.سازندگان OEM باید یکپارچه سازی را تضمین کنند.

در واقع، این شبکه به جای جایگزینی CAN، بیشتر در مورد گسترش آن است. ECU های فردی یا سنسورهای هوشمند ممکن است برای مدتی در اتوبوس های CAN باقی بمانند. با این حال، اترنت پهنای باند بالاتر، عملکرد تعیین کننده را فراهم می کند.,و مقیاس پذیری برای شبکه های ستون فقرات متصل به رایانه های با عملکرد بالا و چندین خوشه اتوبوس CAN، مناسب برای ADAS و SDV. به دلیل مزایای فنی و هزینه آن،اترنت خودرو در نهایت می تواند CAN را با گذشت زمان از طریق طرح های چند نسل جایگزین کند.

100BASE-T1، 1000BASE-T1 و 10GBASE-T1 هرکدام به دامنه های مختلف وسیله نقلیه خدمت می کنند.

• 802.1AS (gPTP):برای تراز ساعت
• 802.1Qav:برای طبقه بندی و شکل دادن ترافیک
• 802.1Qb:برای تاخیر تعیین کننده و پهنای باند برای ترافیک بحرانی
• 802.1Qbu/802.3br:برای محافظت از ترافیک اولویت از ترافیک بلند مدت با اولویت پایین
• 802.1Qci:(پلیس ورود) ، باند های محافظ، اولویت های VLAN PCP، محدودیت نرخ در هر بندر.
• 802.1CB:(تکرار فریم و حذف برای قابلیت اطمینان) برای حذف تکراری ترافیک و تغییر خودکار هنگام ساخت پیوندهای شبکه اضافی

بی ام و، فولکس واگن و تسلا پیشگامان اولیه در ادغام اترنت در سیستم عامل های اطلاعات و سرگرمی، ADAS و OTA بوده اند. بیشتر OEM ها در حال حاضر از اترنت خودرو در بخش های خاصی از خطوط تولید خود استفاده می کنند.

اتو متوری اترن، همراه با شبکه حساس به زمان (TSN) ، SOME / IP و DoIP، ستون فقرات وسایل نقلیه متصل، مستقل و تعریف شده توسط نرم افزار را تشکیل می دهد.سازندگان سازمانی که امروز آن را اتخاذ می کنند، سیستم عامل های آینده را در حال ساخت هستند..