标签: 以太网融合

在未来的发展中，汽车网络将从不同协议的异构网络转向分层且同质化的以太网网络，在这种新情况下，反映真实车辆网络的实验室测试台将需要能够在车内通信验证过程中支持它们的分析工具，在记录流量的同时进行过滤和解析。 案例背景 1. 汽车领域向以太网融合 如今， 汽车内部的技术正变得越来越复杂和紧密。 汽 车内 最新的应用 程序和功能在 带宽、延迟 、 同步、高实用性、 QoS 方面有所提升， 同时也降低了成本要求。 一直以来 在汽车上使用最多的传统协议（即CAN、LIN、MOST、 FlexRay 等） 无法 满足这 一趋势 。在这种情况下，以太网明显地 引领着 IVN--车内网络的发展，因为与上述其他协议相比，它有 着如下 优势 ： 正如许多其他部门（航空航天、铁路、工业自动化等）一样，汽车领域向以太网的融合也是 着眼于 现实 的 要求 。根据 MarketsAndMarkets 预计，汽车以太网市场将从2019年的16亿美元增长到2024年增长到44亿美元。同样地，Frost & Sullivan的数据显示，到2022年，汽车以太网端口的总数量预计将高于所有其他以太网端口的总数。 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 "域" (主要为动力系统、底盘、车身、舒适性和诊断等)。但近年来又出现了一些新的 "域"，如信息娱乐、驾驶员辅助、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 基于一个专门的 ECU （ 电子控制单元 ） ，并负责各 个域内特定的主要功能。 如今 ，各 个 域之间有了更多的互动和依赖性，但它们通常仍然有独立的控制系统。此外，由于遗留问题， 在最古老的 域内 ， 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，这种基于新型架构的中央网关需要一个基于主干网的以太网（所谓的 "融合主干网"），连接分布在汽车上的所有不同域。这个中央网关是一种以太网多端口路由器/交换机，具有额外的车辆控制层面功能。同时，有一个特定 的域 网关将 每个域与以太网 主 干网连接起来。 当域内的协议也是以太网时，该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 ，汽车线束将从不同协议的异质网络（ CAN, LIN, MOST, FlexRay 等）转变为分层 、 同质性的以太网网络。 挑战 某个专注于 汽车 E/E系统 领域的公司 正在 研发 一个新的 域网关 ，用于 将 驾驶 员 辅助和信息娱乐域连接到车内的融合主干网络。这两个 域正在 使用 同 一个 域网关 ，因为它们都属于 同 一个汽车宏观功能，即ADAS（高级驾驶辅助系统）服务。 这些域内使用的协议是支持 AVB （ 音频视频桥接 ） 的以太网。因此，在这种情况下，域网关扮演着一个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，如以太网AVB支持。以太网 上的 AVB是对IEEE 802.1规范的一组延伸， 它支持本地以太网网络传输时间和丢失敏感的音频 /视频数据。 在该 域网关 的验证过程中 ，在 真实反映车辆网络的 实验室测试平台上， 往往会缺少以下功能： 1. 在测试平台上记录流量，从而为域网关的模拟模型尽可能提供更多真实流量。 2. 在特定条件下记录 的帧 /数据包。举个例子，假设在IEEE802.1AS平面上，一个特定的时间标记之后记录所有IEEE802.1Qat 帧是有 必要的。Qat和AS是对一对IEEE802.1规范的扩展，定义了流保留和定时同步。 为了 实现以上 目的，不仅需要 能够 记录流量 ， 还需要在记录数据包的同时保存一个时间戳，并能够实时过滤和解析网络部分的基本流量。 解决方案 在关键系统中，必须 能够在帧级别 分析网络通信以 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。 为满足汽车行业的需求， 虹科 推出 了 一款高度专业化的分析工具 RELY-REC， 可 用于无缝捕捉以太网流量，并能记录所有 存储信息的时间戳。 这个独立的设备嵌入了所有的逻辑， 使用与所分析网络相同的 PTP 时序参考 ，可 用于监控、过滤、记录 时间戳并以 一种低消耗 而 紧凑的格式捕获最复杂的以太网流量。 在本案例中 ， 虹科 RELY-REC将以TAP 模式安装在 "被测网络 "的网络链接中，允许通过其服务端口，同时远程检索记录流量（PCAP格式）。 该设备的主要优势 之一是 它对任何 应用 的适应性，这要归功于其基于 SFP 模块的多媒体多速率以太网端口，以支持汽车领域使用的 多数 扩展接口。 另外， 虹科 R ELY-REC 包括一个强大的触发工具，允许根据嵌套条件（ AND、OR）定义触发器并将多个动作链接到一个触发器。它支持多种输入类型条件（模拟/数字输入信号、警报和来自第三方系统的信号、时间表、同步丢失、数据包检查），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，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 允许同时远程访问通过服务端口存储在内部的记录。设备中可用的带时间戳的事件日志简化了触发器与相应记录的关联。 案例总结 第一，以太网融合已经成为现实，汽车网络领域同样如此。 因此，在汽车网络中验证和集成 新设备的需求逐渐显现， 并在查看网络中传输的实时流量、即时过滤流量、收集实时数据等方面提出了更高的要求。 一些主要的测试如下： 1. 验证协议符合性和互操作性 的 符合性测试 2. 用于汽车堆栈和组件 的 TCP/UDP/IP一致性测试 3. 主要用于 验证基于应用性能的数据平面，以及较低层次的同步平面的准确性和行为 的 协议验证和性能测试 4. 中央网关和 域网关 以太网交换功能测试； 5. AVB能力，获得预期的数据包丢失、损失、带宽和每个服务类别的延迟服务（ Qos ）的预期数据包丢失、带宽和延迟，链路故障后的切换和收敛时间，在某些节点行为不当的情况下的行为等。 第二，虹科 RELY-REC是一款能够检查、时间戳和记录常规以太网和高可用性以太网流量的设备， 能够满足上述的所有要求。此外，该设备还 能够升级为 T SN 功能 。