基于以太網AVB的車載網絡時鐘同步問題分析

良好的時鐘同步是車載網絡可靠運行的關鍵。主要是因為在時間節(jié)點上必須具有精確的時間點信息，特別是與安全功能相關的時間點信息。對于車載網絡系統(tǒng)，在車輛完全起動之前必須完成時鐘初始化任務，同時為了避免車輛點火后的時間延遲長，該初始化時間必須非常短。而車輛的高級輔助駕駛系統(tǒng)需要高帶寬通信（如以太網音頻視頻橋接AVB），但其相應的IEEE 802.1 AS時間同步協(xié)議不符合車載網絡的快速同步啟動要求。因此，提出了幾種縮短時鐘初始化時間的方法，并以以太網音頻視頻橋接技術為例，對這幾種新同步方法進行詳細的理論分析和仿真模擬。①在標準IEEE 802.1 AS的同步方法中，相鄰幀的傳輸速率根據起始節(jié)點與第二個信息傳輸同步幀之間的時間進行計算，這增加了同步啟動時間。通過修改計算相鄰幀速率的同步幀大小，減少從最高級主時鐘發(fā)送到低級時鐘的分組數(shù)目來改善協(xié)議，不需要等待下一個同步幀的傳輸，從而減少同步啟動時間；②為了進一步減少建立時鐘優(yōu)先級時間，根據起始節(jié)點與第一個信息傳輸同步幀之間的時間計算相鄰幀的傳輸速率，利用硬件設備將時間信息即時插入到分組中，之后將獲得的消息直接接入網絡控制器或物理層中；③在車載網絡啟動時忽略延遲機制的時間消耗，將車輛之前的信息存儲在閃存驅動器中。

仿真結果表明：與原始標準相比，方法3所需的車載網絡同步啟動時間只需原來標準協(xié)議時間的2.5%。與標準IEEE 802.1 AS時間同步協(xié)議相比，新時間同步協(xié)議的初始化時間減少了40倍，且不會顯著影響同步誤差，即新方法能夠減少基于以太網的車載網絡同步啟動時間。

Aboubacar Diarra et al. Emerging Technologies& Factory Automation.IEEE, 2015.

編譯：趙喚