車載時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)流預(yù)留協(xié)議研究

發(fā)布時(shí)間：2020-09-02 09:57

【摘要】：現(xiàn)代汽車的需求中越來越多的出現(xiàn)舒適、安全、信息娛樂、駕駛員輔助等關(guān)鍵詞。信息娛樂系統(tǒng)(Multimedia Infotainment System,MIS)應(yīng)用,例如:CD音頻,DVD播放器,和高級駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assist System,ADAS)應(yīng)用,例如:依賴于攝像頭的車道偏離警告,交通標(biāo)志識別,防撞系統(tǒng),這些應(yīng)用不僅對帶寬有很高的要求而且還有嚴(yán)苛的延遲限制。考慮到應(yīng)對未來汽車應(yīng)用即將面臨的具有挑戰(zhàn)性的帶寬需求,需要加速以太網(wǎng)在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化。于是電氣和電子工程師協(xié)會(Institute of Electrical and Electronice Engineers,IEEE)制定了一套新的標(biāo)準(zhǔn),即時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(Time-Sensitive Networking,TSN)。TSN任務(wù)組指定了提供時(shí)間同步的手段,即精準(zhǔn)時(shí)間同步協(xié)議IEEE 802.1AS,提供了帶寬保證的方法,即資源預(yù)留協(xié)議IEEE 802.1Qat,以及一組限制TSN網(wǎng)絡(luò)中延遲變化性的轉(zhuǎn)發(fā)和排隊(duì)規(guī)則IEEE802.1Qav。這些協(xié)議可用于支持車載音視頻的各種應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)今,隨著人們對軟件測試認(rèn)識的深入,軟件測試自然而然地成為軟件開發(fā)周期中不可或缺的部分。軟件應(yīng)用的更加廣泛,人們也更加關(guān)心軟件的質(zhì)量。因?yàn)檐浖毕菰斐傻氖鹿嗜找嬖龆?推動了軟件測試的研究工作,使得軟件測試的應(yīng)用和理論研究取得了突破性的進(jìn)展。本項(xiàng)目是與某通信公司合作,主要研究資源預(yù)留協(xié)議IEEE 802.1Qat,又稱流預(yù)留協(xié)議(Stream Reservation Protocol,SRP)中多流注冊協(xié)議(Multiple Stream Registration Protocol,MSRP)的實(shí)現(xiàn)。本文的工作主要集中在流預(yù)留協(xié)議功能測試的設(shè)計(jì)與執(zhí)行,以及流預(yù)留協(xié)議的應(yīng)用中帶寬預(yù)留防碰撞的方法研究。首先,詳細(xì)研究了流預(yù)留協(xié)議的內(nèi)容,主要包括:協(xié)議形式語言的功能需求,消息類型,報(bào)文字段,屬性傳播組件,帶寬計(jì)算。接著,詳細(xì)闡述了流預(yù)留協(xié)議功能測試的設(shè)計(jì)與執(zhí)行,主要包括:抽象協(xié)議功能,對協(xié)議功能設(shè)計(jì)具體場景和測試方案。然后,在車載終端的硬件單板上完成協(xié)議一致性驗(yàn)證。最后,隨著車載應(yīng)用的增加,當(dāng)某一終端需要同時(shí)為多個音視頻數(shù)據(jù)流預(yù)留帶寬時(shí),帶寬資源未必足夠,那么有限的資源如何分配,值得思考。針對這一問題,本文提出了一種帶寬預(yù)留防碰撞方法,其核心就是數(shù)據(jù)流優(yōu)先級排序方法,通過確定數(shù)據(jù)流預(yù)留申請的優(yōu)先級順序,進(jìn)行帶寬預(yù)留,可以提高帶寬預(yù)留效率、并有效躲避節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送碰撞。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.6
【圖文】：

套接字,增長趨勢,攝像頭,端點(diǎn)

[6]，可以看到幾乎是在呈指數(shù)增長。圖1.1 信息娛樂和攝像頭通信端點(diǎn)套接字增長趨勢另外，為了支持這些新穎的多功能應(yīng)用，在一些高級汽車中，需要連接到網(wǎng)絡(luò)的電子控制單元（Electric Control Unit，ECU）已多至 70 個，極大的增加了汽車網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性[7]。傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)具有不同的總線系統(tǒng)，包括：控制器局域網(wǎng)絡(luò)（ControllerArea Network，CAN）、面向媒體的系統(tǒng)傳輸總線（Media Oriented System Transport，MOST）、局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Local Interconnect Network，LIN）、FlexRay 等

星型拓?fù)? style=

[16]。圖3.6 星型拓?fù)渑c MOST 環(huán)形拓?fù)渲兴泄?jié)點(diǎn)都會監(jiān)測來自其它節(jié)點(diǎn)的流量、共享網(wǎng)絡(luò)帶寬不同。此星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)顯示出車載時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)僅在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間消耗帶寬，例如車前部的攝像頭信號只傳輸至駕駛輔助模塊。具體的：（1）ADAS 系統(tǒng)包括車道偏離警告，交通標(biāo)志識別，防撞系統(tǒng)等應(yīng)用，由車身前后左右共六個攝像頭組成，各個攝像頭把視頻信息傳輸?shù)今{駛輔助 ECU 上進(jìn)行分析處理。根據(jù)用途可以把攝像頭分為兩類：一類用來提供駕駛安全服務(wù)，如道路偏離警告和交通標(biāo)志識別，另一類則是為駕駛員提供同步的 360 度車輛環(huán)境全景攝像。（2）CD 音頻和 DVD 視頻屬于多媒體信息娛樂系統(tǒng)，其中視頻可以發(fā)送到后座娛樂設(shè)備，使得前座后座的所有乘客可共享愉快的視聽體驗(yàn)。（3）跨區(qū)域流量指的是通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備傳輸?shù)能囕v控制信息

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