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軟件如何推動(dòng)對(duì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理的需求

2022/06/07
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閱讀需 8 分鐘
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想象一下,在不遠(yuǎn)的將來,您駕駛著新車。新車是電動(dòng)汽車,具有更高級(jí)的駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)功能,可以聯(lián)網(wǎng),帶有各種軟件。

聯(lián)網(wǎng)汽車允許人們根據(jù)需要下載各種應(yīng)用和服務(wù)。想象一下把車借給孩子們時(shí)。您可能想要安裝一個(gè)汽車跟蹤應(yīng)用,遠(yuǎn)程設(shè)置速度限制,甚至是距離限制。想要開車上山滑一周雪?可以為ADAS系統(tǒng)安裝安全軟件包,可更好地應(yīng)對(duì)冰雪天氣,或許還可以對(duì)輪胎進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷,檢查一切是否正常?;蛘甙惭b多區(qū)域音頻應(yīng)用,驅(qū)車行駛在陡峭的山路上,收聽最喜歡的播客,同時(shí)孩子們可以看動(dòng)畫片?

可重新配置的以太網(wǎng)骨干網(wǎng)
當(dāng)然,這些都是舉例說明,但其中一些情景很快就會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。所有這些情景都依賴于這款未來汽車需要支持的具體功能:

  • 未來汽車需要連接到云端
  • 硬件組件支持所有新功能,能夠升級(jí)到車輛設(shè)計(jì)時(shí)甚至都沒有構(gòu)想到的功能

這些新要求以基于以太網(wǎng)的車載網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)為重點(diǎn),與當(dāng)前的工作方式?jīng)_突,即所有數(shù)據(jù)流量在設(shè)計(jì)時(shí)靜態(tài)決定,系統(tǒng)針對(duì)特定假設(shè)進(jìn)行優(yōu)化,而不了解未來的應(yīng)用需求。

特別是,以太網(wǎng)交換機(jī)使用IEEE音視頻橋接(AVB)和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)流量的重要程度對(duì)流量進(jìn)行分類和優(yōu)先排序。以太網(wǎng)交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)處理器使用廣義精確時(shí)間協(xié)議(gPTP)建立同步時(shí)鐘,可同步車輛中音視頻流的播放,或由ADAS ECU將不同傳感器(如攝像頭、雷達(dá)激光雷達(dá))觀察到的對(duì)象組合起來。

想了解有關(guān)汽車架構(gòu)的更多知識(shí)嗎?歡迎訪問恩智浦汽車網(wǎng)絡(luò)頁面。

更改網(wǎng)絡(luò)或TSN配置中的某些內(nèi)容不再是單個(gè)實(shí)體的任務(wù)。相反,它需要更改與車輛網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制器、處理器和以太網(wǎng)交換機(jī)的配置。

1.定義每個(gè)聯(lián)網(wǎng)組件上需要更改的內(nèi)容

2.定義如何將此新配置部署到通常來自不同供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

解決這個(gè)問題需要一個(gè)抽象模型,能夠以統(tǒng)一的方式總結(jié)每個(gè)設(shè)備的功能,以及如何配置和更新它們。

例如,經(jīng)典平臺(tái)上的AUTOSAR?軟件提供了所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通用配置視圖,但它僅支持一組有限的網(wǎng)絡(luò)功能,它是靜態(tài)的,并且在部署到車輛后不支持動(dòng)態(tài)配置更新。

而IEEE定義了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來建模和配置網(wǎng)絡(luò)。尤其是IEEE 802.1Qcc(參見圖1)提供了一個(gè)抽象模型,其中包括:

  • 集中式用戶配置(CUC)模塊

捕獲所有應(yīng)用要求

集中式網(wǎng)絡(luò)配置(CNC)

  • 集中式網(wǎng)絡(luò)配置(CNC)模塊

了解網(wǎng)絡(luò)實(shí)際硬件的所有具體功能

能夠?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/523320.html">網(wǎng)橋、監(jiān)聽器、通話器等每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計(jì)算新的網(wǎng)絡(luò)配置

  • 一種名為YANG的通用抽象數(shù)據(jù)建模語言(圖2)

能夠捕獲和建模網(wǎng)絡(luò)命令,然后每個(gè)目標(biāo)設(shè)備都可以解析這些命令

這種軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)模式可利用軟件來引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)上的流量,以解決以前網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的局限性。SDN基于軟件,而非基于硬件的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。它可以更加靈活地控制網(wǎng)絡(luò)、更改配置、調(diào)配資源和提升網(wǎng)絡(luò)容量。

圖1:符合IEEE 802.1Qcc的SDN架構(gòu)

圖2:描述網(wǎng)絡(luò)配置的YANG模型示例

下載YANG模型

當(dāng)然,IEEE標(biāo)準(zhǔn)就是這樣。它們具體說明了需要發(fā)生什么,但沒有說明如何發(fā)生。有幾種工具可以實(shí)現(xiàn)IEEE標(biāo)準(zhǔn)。圖3顯示了可將YANG模型部署到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的一些工具。

這些工具支持:

  • 聯(lián)網(wǎng)設(shè)備查詢網(wǎng)絡(luò)的功能和狀態(tài),并生成新服務(wù)請(qǐng)求或更新現(xiàn)有服務(wù)
  • CNC模塊查詢?nèi)魏温?lián)網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài),并生成配置消息并將其傳輸?shù)饺魏温?lián)網(wǎng)設(shè)備

每個(gè)工具在以太網(wǎng)幀中的編碼YANG數(shù)據(jù)方式(例如二進(jìn)制或明文)、數(shù)據(jù)傳輸方式(TCPUDP、安全或非安全等)以及網(wǎng)絡(luò)主機(jī)所需的資源類型(例如POSIX、AUTOSAR或RTOS)等方面各不相同。

?

圖3:能夠?qū)崿F(xiàn)SDN流程的工具示例

恩智浦的作用
最后一步是將基于抽象模型的這類配置消息轉(zhuǎn)換為與實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的特定硬件匹配的具體配置定義。

這需要與芯片緊密耦合的軟件包,這些軟件包能夠?qū)ANG模型中所述的抽象配置編譯成具體設(shè)備的寄存器設(shè)置。

恩智浦正為產(chǎn)品組合中的幾個(gè)器件開發(fā)此類驅(qū)動(dòng)程序,這些器件包括SJA1110 10 10 10端口TSN以太網(wǎng)交換機(jī)和S32G車聯(lián)網(wǎng)處理器。

采用哪種序列化方法和協(xié)議取決于將在其上運(yùn)行的目標(biāo)設(shè)備的功能。在CPU子系統(tǒng)較?。ㄈ鏢JA1110)的資源受限設(shè)備上,首選內(nèi)存占用小、計(jì)算能力需求低的工具。通過從圖3中選擇合適的工具,我們的第一個(gè)實(shí)現(xiàn)證明了這是可行的。

恩智浦堅(jiān)信,軟件定義網(wǎng)絡(luò)將成為汽車網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)實(shí),相應(yīng)的解決方案需要基于標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)語
軟件在未來汽車中的爆炸式增長和重要性將需要新的硬件,這些硬件可以動(dòng)態(tài)地重新配置,適應(yīng)未來的汽車功能。這將影響汽車中安裝的數(shù)個(gè)電子控制單元(ECU)的計(jì)算單元以及車載網(wǎng)絡(luò)。

更新由不同廠商制造的ECU和芯片組成的分布式系統(tǒng)時(shí),需要標(biāo)準(zhǔn)化的抽象和一套能夠滿足這一需求的工具。

恩智浦致力于支持標(biāo)準(zhǔn)化解決方案,目前正在開發(fā)必要的軟件,為關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品(如S32G處理器和SJA1110以太網(wǎng)交換機(jī))實(shí)施所需的SDN步驟。

作者:

Nicola Concer
恩智浦半導(dǎo)體汽車RT控制器產(chǎn)品經(jīng)理

Nicola Concer是恩智浦汽車RT控制器產(chǎn)品經(jīng)理,專注于電氣化和區(qū)域EE架構(gòu)市場。在此之前,他擔(dān)任了七年的恩智浦以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品經(jīng)理。Nicola擁有博洛尼亞大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位,博洛尼亞大學(xué)與意法半導(dǎo)體和紐約哥倫比亞大學(xué)合作。

恩智浦

恩智浦

恩智浦半導(dǎo)體創(chuàng)立于2006年,其前身為荷蘭飛利浦公司于1953年成立的半導(dǎo)體事業(yè)部,總部位于荷蘭埃因霍溫。恩智浦2010年在美國納斯達(dá)克上市。恩智浦2010年在美國納斯達(dá)克上市。恩智浦半導(dǎo)體致力于打造全球化解決方案,實(shí)現(xiàn)智慧生活,安全連結(jié)。

恩智浦半導(dǎo)體創(chuàng)立于2006年,其前身為荷蘭飛利浦公司于1953年成立的半導(dǎo)體事業(yè)部,總部位于荷蘭埃因霍溫。恩智浦2010年在美國納斯達(dá)克上市。恩智浦2010年在美國納斯達(dá)克上市。恩智浦半導(dǎo)體致力于打造全球化解決方案,實(shí)現(xiàn)智慧生活,安全連結(jié)。收起

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