車載以太網(wǎng)是以太網(wǎng)的具體應(yīng)用之一，通過車載以太網(wǎng)，車內(nèi)的各電子設(shè)備之間可以實現(xiàn)通信。上篇文章中，小編對車載以太網(wǎng)的測試有所闡述。為增進大家對車載以太網(wǎng)的認識，本文將對車載以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議以及無人車車載以太網(wǎng)予以概述。如果你對以太網(wǎng)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、車載以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議
車載以太網(wǎng)是一種通過以太網(wǎng)使車內(nèi)各個ECU實現(xiàn)通信的新型局域網(wǎng)技術(shù)，其中，TCP/IP協(xié)議提供點對點的鏈接機制，定義了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)如何封裝、定址、傳輸、路由以及在目的地如何接收。
第1層為物理層，目前車載以太網(wǎng)的物理層技術(shù)是由OPEN聯(lián)盟推動的BroadR-Reach技術(shù)，BroadR-Reach技術(shù)提供標準以太網(wǎng)的MAC層接口，所以能夠使用與其他以太網(wǎng)類型相同的數(shù)據(jù)鏈路層邏輯功能及幀格式，另外，BroadR-Reach支持全雙工通信，可以使一條鏈路上的2臺設(shè)備能夠同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。第2層為數(shù)據(jù)鏈路層，根據(jù)IEEE
802模型OSI參考模型又可以分為兩個子層：邏輯鏈路控制(LLC)子層、媒體接入控制(MAC)子層。LLC子層主要負責(zé)為同一個網(wǎng)絡(luò)中的本地設(shè)備建立和控制邏輯鏈路并向第3層提供統(tǒng)一的接口;MAC子層則主要為設(shè)備控制和網(wǎng)絡(luò)接入管理定義具體機制。第3層為網(wǎng)絡(luò)層，主要是將從下層接收到的數(shù)據(jù)進行IP地址的封裝、解封裝和邏輯設(shè)備尋址。第4層為傳輸層，它負責(zé)讓設(shè)備之間建立邏輯連接，使數(shù)據(jù)進行可靠或者不可靠的發(fā)送，識別源應(yīng)用進程和目標應(yīng)用進程也是在這一層實現(xiàn)的。第5層為應(yīng)用層，應(yīng)用層負責(zé)實現(xiàn)終端用戶的應(yīng)用和服務(wù)。
二、無人車車載以太網(wǎng)概述
傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)都是采用CAN總線、LIN總線、FlexRay總線、TTP總線和MOST總線等，它們都有相應(yīng)的優(yōu)缺點，但都有個共同點——帶寬普遍不高(第三代技術(shù)MOST150傳輸速率150Mbit/s)。無人車的通信數(shù)據(jù)帶寬需求比不上商用汽車，但隨著無人車技術(shù)的逐漸發(fā)展完善，整車各個子系統(tǒng)功能的拓展，車上各類傳感器的數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致整個車載網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量大增，再結(jié)合無人車自主行駛所需的經(jīng)過處理的激光雷達數(shù)據(jù)，可以得出車載網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求已經(jīng)是傳統(tǒng)總線式網(wǎng)絡(luò)難以滿足的結(jié)論。并且，無人車系統(tǒng)復(fù)雜度的提高和其功能高度集成化，在可靠性方面，總線通信方式比不上以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)的技術(shù)成熟為傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)的這些問題提供了一種解決方案。在無人車的網(wǎng)絡(luò)中，地面控制站需要實時監(jiān)測無人車的狀態(tài)，因此通信任務(wù)實時性必須得到保證。TTE基于傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展起來，其區(qū)別就是TTE支持時間觸發(fā)和事件觸發(fā)兩種通信方式，前者保證數(shù)據(jù)通信實時性，后者保證帶寬高利用率。在無人車TTE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里，核心在于TTE交換機板卡和TTE端節(jié)點板卡的設(shè)計，根據(jù)整個通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求對板卡功能進行軟件和硬件開發(fā)。
無人車網(wǎng)絡(luò)在可靠性方面采用三余度時間觸發(fā)通信架構(gòu)，一條通信鏈路斷開，其他兩條鏈路也能替換工作，三條通信鏈路全斷開，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)才會進入癱瘓狀態(tài)。TTE通信系統(tǒng)共用一個全局時鐘，系統(tǒng)中的設(shè)備按照固定時刻發(fā)送一些任務(wù)數(shù)據(jù)到目的設(shè)備，這種協(xié)作時分多址方法擴展了標準交換以太網(wǎng)協(xié)議，確保傳輸具有嚴格實時要求的消息，保證了設(shè)備間的高可靠性通信。全局時鐘的同步統(tǒng)一采用主從同步的方式，把TTE網(wǎng)絡(luò)里面的TTE交換機作為主節(jié)點，采用時間觸發(fā)通信方式的設(shè)備作為從節(jié)點，以一個主節(jié)點向其他從節(jié)點同時發(fā)送同步數(shù)據(jù)幀，從節(jié)點根據(jù)接收到的幀解析和傳輸延時修正本地時鐘，從而實現(xiàn)全局時鐘同步，程序簡單且精度較高。
從數(shù)據(jù)流來看，無人車的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用主網(wǎng)與子網(wǎng)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，很大程度地集成了整個車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里面各個設(shè)備的通信需求，且能保證高質(zhì)量通信服務(wù)。傳統(tǒng)總線式的車載網(wǎng)絡(luò)難以適用于高速通信的大數(shù)據(jù)量傳輸，但是從整個車載網(wǎng)絡(luò)的工作境況來說，總線可以像LIN總線作為CAN總線的補充成為高速通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的擴展。主網(wǎng)采用千兆帶寬的TTE，具有以太網(wǎng)接口的設(shè)備進行連接，支持圖像數(shù)據(jù)和感知數(shù)據(jù)的高速穩(wěn)定傳輸;子網(wǎng)采用CAN、TTP等通信總線，實現(xiàn)低速、低成本、高質(zhì)量的通信。
車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用一種類似樹形的拓撲結(jié)構(gòu)，是對星形拓撲結(jié)構(gòu)的拓展，并在保證通信高可靠性的情況下采用三余度通信架構(gòu)。整個通信網(wǎng)絡(luò)以交換機為中心，交換機的各端口連接其他各個系統(tǒng)的通信設(shè)備，從而實現(xiàn)各設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信，完成對無人車的行駛控制、任務(wù)控制和狀態(tài)監(jiān)測。
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