什么是時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)？TSN技術(shù)在汽車領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

在2024年前沿技術(shù)分享會(huì)上，安波福向與會(huì)者展示了應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲挑戰(zhàn)的最新技術(shù)——時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)在汽車領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)被部署在SVA智能汽車架構(gòu)上，通過危險(xiǎn)警告燈為例的實(shí)拍展示，生動(dòng)詮釋了TSN技術(shù)如何在確保時(shí)間同步的前提下，實(shí)現(xiàn)跨域大數(shù)據(jù)流通訊的低延遲傳輸，讓整車系統(tǒng)更加安全。

什么是時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)？

時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）是由電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）創(chuàng)建的一套標(biāo)準(zhǔn)，旨在使傳統(tǒng)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能夠用于汽車等環(huán)境中的確定性、安全關(guān)鍵性應(yīng)用。

以太網(wǎng)雖然是有線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，但其設(shè)計(jì)初衷是基于“量力而行”的理念，并非是為了實(shí)現(xiàn)可預(yù)測(cè)性。當(dāng)以太網(wǎng)流量遇到擁塞時(shí)，數(shù)據(jù)單元（幀）可能會(huì)被緩沖、分流到隊(duì)列中，甚至?xí)粊G棄并重新傳輸。這在常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)通信中或許可以接受，然而，在汽車行業(yè)等需要高度可靠性和實(shí)時(shí)性的領(lǐng)域，這種傳統(tǒng)以太網(wǎng)的局限性愈發(fā)明顯。

雖然對(duì)確定性以太網(wǎng)需求與日俱增，但這一網(wǎng)絡(luò)最初用于音視頻傳輸?shù)葢?yīng)用，當(dāng)數(shù)據(jù)包的傳輸和接收之間有過多時(shí)間延遲時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)音頻不流暢、視頻不連貫的現(xiàn)象。如果汽車正在進(jìn)行車道修正、緊急制動(dòng)等復(fù)雜的安全相關(guān)操作，那么系統(tǒng)將無法承受數(shù)據(jù)傳輸中最輕微的延遲或間斷。

TSN技術(shù)在汽車領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

TSN技術(shù)的出現(xiàn)，正是為了解決這些問題，它可提供1微秒內(nèi)的計(jì)時(shí)精度，確保了可預(yù)測(cè)的延遲和有保證的帶寬，從而實(shí)現(xiàn)確定性網(wǎng)絡(luò)。

2012年，IEEE音頻視頻橋接任務(wù)組更名為時(shí)效性網(wǎng)絡(luò)任務(wù)組，擴(kuò)大了其研究和開發(fā)范圍，TSN技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)通過將時(shí)間概念引入以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，確保所有連接的設(shè)備，包括端點(diǎn)、交換機(jī)、網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān)，能夠共享一個(gè)公共時(shí)鐘，從而發(fā)揮確定性網(wǎng)絡(luò)的作用。設(shè)備同步后，控制器將負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)包的處理和轉(zhuǎn)發(fā)、流量的調(diào)度和優(yōu)先級(jí)排序，選擇通信路徑，并預(yù)留帶寬和時(shí)隙。

值得一提的是，IEEE還特別為汽車應(yīng)用開發(fā)了P802.1DG——TSN汽車車載以太網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)配置文件，進(jìn)一步推動(dòng)了TSN技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。通過實(shí)施TSN，OEM廠商可以實(shí)現(xiàn)低數(shù)據(jù)包延遲抖動(dòng)、低數(shù)據(jù)包丟失和有界低延遲的有線通信。

隨著軟件定義汽車的興起，數(shù)據(jù)連接的重要性日益凸顯，與之相關(guān)的所有創(chuàng)新都依賴于通過有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。TSN技術(shù)作為軟件定義汽車背后的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可確保數(shù)據(jù)以安全、可靠、及時(shí)、可預(yù)測(cè)的方式在傳感器、攝像頭、雷達(dá)、診斷系統(tǒng)和信息娛樂平臺(tái)以及電子控制單元和車載計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行往返傳輸。此外，以太網(wǎng)的成本也遠(yuǎn)低于專有解決方案。

作為兼具智能汽車架構(gòu)SVA的深入經(jīng)驗(yàn)，以及完整的汽車“大腦”和“神經(jīng)系統(tǒng)”研發(fā)能力的系統(tǒng)供應(yīng)商，安波福對(duì)數(shù)據(jù)連接的重要作用有著獨(dú)到的見解。此次前沿技術(shù)分享會(huì)上展示的TSN技術(shù)，正是安波福的創(chuàng)新實(shí)踐，而部署該技術(shù)的SVA智能汽車架構(gòu)，不僅解決了許多汽車行業(yè)中緊迫的數(shù)據(jù)通信挑戰(zhàn)，也降低了車輛重量、成本和復(fù)雜性。

隨著技術(shù)的持續(xù)迭代與應(yīng)用深化，相信TSN技術(shù)將在汽車行業(yè)中扮演越來越重要的角色，安波福也將繼續(xù)在研發(fā)的道路上不斷突破，致力于研發(fā)更多突破性的創(chuàng)新技術(shù)，進(jìn)一步提升汽車數(shù)據(jù)通訊的效率和安全性，引領(lǐng)行業(yè)不斷向前發(fā)展，描繪一個(gè)更加安全、綠色、互聯(lián)的移動(dòng)出行未來。