车领域向以太网融合 如何进行车内通信验证

资讯 (31) 4周前

在未来的发展中,汽车网络将从不同协议的异构网络向分层同构的以太网网络转变。在这种新的形势下,反映真实车辆网络的实验室测试平台将需要能够在车载通信验证过程中支持他们的分析工具,并在记录流量的同时对其进行过滤和分析。

一、案件背景

1.汽车领域正在向以太网靠拢。

如今,汽车内部的技术变得越来越复杂和紧凑。汽车中的最新应用和功能在带宽、延迟、同步、高实用性和QoS方面有所改善,同时降低了成本要求。传统协议(即CAN、LIN、MOST、FlexRay等。)一直以来在汽车上使用最多的都不能满足这个趋势。在这种情况下,以太网显然引领了IVN车载网络的发展,因为与上面提到的其他协议相比,它具有以下优势:

就像很多其他部门一样(航空空航天、铁路、工业自动化等。),汽车领域融入以太网也是现实需求。根据MarketsAndMarkets的数据,汽车以太网市场将从2019年的16亿美元增长到2024年的44亿美元。同样,Frost amp;Sullivan的数据显示,到2022年,汽车以太网端口的总数预计将高于所有其他以太网端口。

2.汽车IVN的架构演变

从历史上看,汽车中的电子系统被划分为几个“领域”(主要是动力系统、底盘、车身、舒适性和诊断等。).但近年来,一些新的“领域”,如信息娱乐、驾驶辅助、车内体验、C-V2x、雾和云后端等。

在传统方法中,每个域都有一个独立的控制系统,该系统基于一个特殊的ECU(电子控制单元),负责每个域中特定的主要功能。现在,域之间的交互和依赖更多了,但它们通常仍然有独立的控制系统。此外,由于遗留问题,在最旧的域中,通信仍然基于非以太网协议。因此,“中央网关+域控制器”是未来车辆最常用的架构之一。

如上图所示,这个基于新架构的中央网关需要一个基于骨干网的以太网(所谓的quot融合骨干网quot),连接分布在汽车上的所有不同域。该中央网关是以太网多端口路由器/交换机,具有车辆控制级的附加功能。同时,特定的域网关将每个域与以太网主干网络连接起来。当域中的协议也是以太网时,域网关将成为域交换机,因为它以某种方式作为常规以太网交换机运行。

在未来的发展中,汽车线束将由不同协议的异构网络(CAN、LIN、MOST、FlexRay等)演变而来。)到分层和同构以太网。

II。挑战

一家专注于汽车E/E系统领域的公司正在开发一种新的域网关,将驾驶辅助和信息娱乐域连接到汽车中的融合主干网络。这两个域使用同一个域网关,因为它们都属于同一个汽车宏功能,即ADAS(高级驾驶辅助系统)服务。

这些域中使用的协议是支持AVB(音频视频桥接)的以太网。因此,在这种情况下,域网关扮演多端口以太网交换机的角色,具有特定的和应用定制的功能,例如以太网AVB支持。以太网AVB是对IEEE 802.1规范的一组扩展,它支持本地以太网网络传输时间和敏感音频/视频数据的丢失。

在该域网关的验证过程中,真实反映车联网的实验室测试平台上往往缺少以下功能:

1)记录测试平台上的流量,以便为域网关的仿真模型提供尽可能多的真实流量。

2)记录特定条件下身体的帧/包。例如,假设需要在IEEE802.1AS平面上的特定时间戳之后记录所有IEEE802.1Qat帧。Qat和AS是一对IEEE802.1规范的扩展,它们定义了流预留和定时同步。

为了达到上述目的,不仅要能够记录流量,还要在记录数据包的同时保留一个时间戳,并能够实时过滤和分析网络部分的基本流量。

三。解决方法

在关键系统中,您必须能够在帧级别分析网络通信,以便进行测试和取证。此外,这种分析的有效性将受到基础设施将帧与公共时间参考相关联的能力的限制。为了满足汽车行业的需求,红柯推出了高度专业化的分析工具RELY-REC,可用于无缝捕捉以太网流量,并记录所有存储信息的时间戳。该独立设备嵌入所有逻辑,并使用与被分析网络相同的PTP定时基准。它可以用来监控、过滤、记录时间戳,并以低功耗和紧凑的格式捕获最复杂的以太网流量。

在这种情况下,红柯RELY-REC将以TAP模式安装在“被测网络”的网络链路中,允许通过其服务端口远程检索记录的流量(PCAP格式)。该器件的主要优势之一是适应任何应用,因为它基于SFP模块的多媒体多速率以太网端口支持汽车领域使用的大多数扩展接口。

此外,红柯RELY-REC包括一个强大的触发器工具,允许您根据嵌套条件(AND、OR)定义触发器,并将多个操作链接到一个触发器。它支持各种输入类型条件(模拟/数字输入信号、来自第三方系统的警报和信号、时间表、同步丢失、数据包检测),并连接到输出操作(流量记录、电子邮件通知、SNMP陷阱、系统日志消息、警报输出)。

为了简化对存储流量的访问,红柯RELY-REC支持用于存储优化和高效监控的可配置过滤器。这些过滤器可以由最终用户根据Wireshark语义进行定制,也可以使用基于第2层和第3层的预定义字段。此外,RELY-REC允许通过服务端口同时远程访问内部存储的记录。设备中可用的时间戳事件日志简化了触发器与相应记录的关联。

更多详情,欢迎访问hoautom.com。

四。案例总结

1.以太网融合已经成为现实,汽车网络领域也是如此。因此,在汽车网络中验证和集成新设备的需求逐渐出现。一些主要测试如下:

1)验证协议符合性和互操作性的符合性测试

2)汽车堆栈和组件的TCP/UDP/IP一致性测试

3)协议验证和性能测试主要用于基于应用性能和底层同步平面验证数据平面的正确性和行为。

4)中心网关和域网关的以太网交换功能测试;AVB能力,获得预期的丢包、带宽,以及每个服务类别的Qos的预期丢包、带宽、延迟,链路故障后的切换和收敛时间,以及某些节点在行为不当的情况下的行为等。

并且对以下需求有更高的要求:

1)查看网络中传输的实时流量

2)即时过滤流量。

3)收集实时数据。

4)根据车辆同步平面(例如IEEE 802.1AS)收集实时数据。

5)根据多个可配置的用户定义事件触发数据收集操作。

6)将数据保存到内部数据记录器,然后传输到PC进行后分析任务。

2.红柯RELY-REC是一种可以对常规以太网和高可用性以太网的流量进行检查、时间戳和记录的设备,可以满足上述所有要求。此外,该设备可以升级到TSN功能。

红柯RELY-REC的主要特点:

多媒体多速率端口;

带有数据包检查和时间戳的事件日志高级触发工具;

用于确定记录流量的可自定义过滤器;

同步远程流量检索;

记录为PCAP格式,与Wireshark应用程序兼容;

您可以使用时间敏感网络(TSN)功能。

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