作者 | 止于至善小編 | 吃不飽

時間敏感網絡（TSN）技術是車載網絡通信實現高可靠性和低時延的網絡通信關鍵技術之一。TSN協議族非常龐大且復雜，全面理解和掌握這些協議是設計者普遍面臨的問題；此外，在車載網絡通信領域，汽車行業缺少TSN技術應用的實踐經驗。因此，相關技術設計應用、測試驗證等方法需要進一步探索。

新型技術快速落地過程中，概念原型驗證（proof of concept，POC）或構建系統原型（System Prototype），是一種普遍的方法。系統原型對實際系統還原度越高，對后續新技術的可行性與必要性驗證越充分，最終達成實際項目的工程應用。同時，具有項目風險性小，沉沒成本低等特點。

北匯信息致力于為汽車客戶提供全面而成熟的車載TSN網絡通信應用解決方案，主要涵蓋TSN技術的設計、仿真、原型構建、測試驗證及工具鏈應用等工程服務領域。

本文將重點闡述，北匯信息依據客戶定制化需求，TSN網絡原型構建相關的工程服務內容。

01中央式架構通信應用場景

中央式架構是汽車電子架構的終極目標，車載電子系統是典型的分布式實時系統，需要滿足硬實時、軟實時與嚴格實時等功能需求。

因此，新架構中的網絡通信架構會有如下特點：

網絡架構特點

接入層：網絡端口類型豐富，且資源充足； 匯聚層：多采用環網設計，實現高可靠性； 核心層：具體實現與HPC硬件平臺相關；

數據流特點

傳感器數據：Sensor -> HPC； 控制指令：HPC -> Actuator； 軟件進程數據交互：分布式系統之間；
02PoleLink TSN 原型
北匯信息構建了一套TSN網絡原型，目的通過可視化的方式展現TSN技術，在車載網絡中的工程應用作用與效果。同時，兼顧自駕系統對網絡通信QoS約束，及DDS-TSN 基礎軟件架構的可行性驗證需求。03網絡原型拓撲設計


04通信應用場景實現網絡原型涵蓋了中央式架構典型的網絡通信應用場景，如下所示：

時間同步場景

LiDAR, Camera, Switch等網絡節點或設備實現時間同步

關鍵與重要數據流的網絡傳輸QoS約束

傳感器數據傳輸Sensor -> HPC：Camera視頻流使用CBS整形

傳感器數據傳輸Sensor -> HPC：LiDAR點云數據流使用TAS整形

控制數據傳輸HPC -> Actuator：HPC大燈控制流使用TAS整形

以太網環網設計

HPC大燈控制流使用CB實現網絡鏈路冗余

LiDAR點云數據流使用CB實現網絡鏈路冗余

05
通信數據流定義
06
通信協議應用
原型系統中涉及的主要網絡通信協議如下：

TSN protocol

gPTP, Qav, Qbv, CB, 1722

其它通信協議

DDS

07原型系統硬件列表

08原型全景展示
09結論

TSN網絡原型使用了gPTP、Qav、Qbv、CB、1722等TSN協議，及DDS上層通信協議；綜合考慮了中央式架構中網絡通信應用場景，選擇了網絡通信架構中代表性的數據流，完成TSN技術設計與應用的場景實現。

其中，TSN網絡原型的網絡數據流特性與數量，TSN協議應用范圍，傳感器、執行器、TSN交換機等硬件選型，可依據實際項目中網絡拓撲結構和數據傳輸需求進行調整與適配。

后續系列篇中，我們將以TSN網絡原型為基礎，展示網絡通信worse case發生時，TSN技術如何保證網絡通信Qos及其效果驗證，期待您的持續關注。