汽车以太网架构的实时性要求

汽车以太网架构的实时性要求

以太网以其更大的带宽、更强灵活性以及更低的成本被认为是未来车载网络架构最合适的选择之一。大众、奔驰和宝马等汽车生产商都开始重视以太网在汽车电子领域的应用。以太网将很有可能由现在的只作为某些特殊设备的通信媒介发展成为车载通信网络的主干。要实现这个转变，还存在许多技术上的难题，例如如何满足现今汽车对实时性和安全性的苛刻要求。

传统的总线如CAN和Flexray中各节点是通过同一路导线连接的。车载以太网是通过交换机将各个节点连在一起的，这样就可以支持不同的拓扑结构。目前常见的拓扑结构包括：星型结构，各个ECU由中央的交换机连接；直线结构，最大限度减小线缆长度；聚合结构，星型结构和直线结构的混合体。分析了各种结构的优势和劣势，以及各自的侧重点。

为使设计更加合理，分析各种架构的负荷、性能和实时性变得尤为重要。提出了一种评价以太网实时性的方法。该方法包括最坏情况下的时间分析和一套可使时间分析结果更容易理解的指标。前者可以计算出不同以太网设计最坏情况下的实时性状况，后者可以将时间分析的数据压缩成更容易理解的形式。应用这种方法比较不同的拓扑结构和交换机制对网络性能的影响，为网络设计提供了很好的参照。分析结果表明，对以太网的实时性和性能分析可以得到很有价值的结果。此外，随着以太网架构形式的增多，每种架构的用户必将减少，将导致相应设备和工具成本的增加，各大汽车厂商应该尽快制定更深层的标准。

PhilipAxeretal.SAE 2014-01-0245.

编译：白洪涛