交叉通信对基于以太网标准车辆通信质量的影响

交叉通信对基于以太网标准车辆通信质量的影响

实时以太网技术已在汽车信息和娱乐子系统中应用，未来有望成为车载通信网络的核心技术，该技术在车载网络中的应用会更加广泛，复杂性和成本会不断降低。本研究对基于以太网协议的汽车交叉通信的鲁棒性进行了分析。研究表明，交叉通信对汽车主干网络有重大影响，甚至对有严格优先级协议的网络也有较大影响。通过比较不同基于以太网实时异步通信的方法，对不同的媒体访问策略进行了量化（如车辆自我诊断、在线更新等）。

基于以太网的汽车车载网络是一个复杂的系统，采用了多种网络技术，如局域网控制器（CAN）、FlexRay、局域互连网络（LIN）和面向媒体的传输系统，这些部件互连在一个中央网关上。目前的豪华车中有多达70个电子控制单元（ECU），可实现超过900个基于车载网络的通信功能，能满足汽车的需求，但随着车辆的发展，传统车载网络的性能很难满足未来车辆的需求。车载网络域间通信和域内通信不断增长，车内交换的数据量很大程度上来自高质量的传感器，尤其是无人驾驶技术需要较多的数据量及较高数据传输速率。通过对车载网络物理层进行优化，传输速率已达到100Mbit/s，很难再提高。通过采用不同的以太网组件，以及合适的协议和拓扑结构，可进一步提高传输速率。可见，以太网有希望应对汽车网络未来高速率的需求。

对基于事件的Ethernet AVB流量模型概念（IEEE802.1qav）、基于触发的时间概念AS6802和即将推出的IEEE 802.1qbv进行了评估及比较。分析发现，交叉通信对基于以太网标准的车辆通信质量有较大影响，进而提出以下两种解决方法：①基于多媒体领域异步事件触发通信与优先级配置；②遵循同步事件的通信方法与分时寻址策略（TDMA）。采用传统汽车通信模型与交叉通信系统模型对这两种解决方案进行模拟评估，协议的模型以INET框架为基础，并在基于OMNET++开发的离散事件网络模拟器的基础上进行拓展。仿真来自实际的通信模型，如宝马系列车。模拟结果表明，交叉通信对基于以太网标准车辆通信质量有显著的影响，这在未来基于以太网通信的车载网络设计中需要慎重考虑。

Till Steinbach et al.2015 40th Annual IEEE Conference on Local Computer Networks(LCN),Clearwater Beach,Florida,USA,2015.

编译：徐嘉浩