汽車行業(yè)從“機(jī)械驅(qū)動”全面向“軟件驅(qū)動”過渡，近十年來車載以太網(wǎng)、中央集中式架構(gòu)、智能駕駛、軟件定義汽車、AI定義汽車逐步成為行業(yè)主旋律。在這場技術(shù)進(jìn)化中，Time-Sensitive Networking（TSN）不再是實(shí)驗室里的前沿名詞，但TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）是否會成為新一代車載通信架構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施？

作為一家 “分布式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與測試”的工程咨詢服務(wù)型公司，北匯信息站在了這場變革的交匯點(diǎn)上。本文基于多個已交付的“TSN網(wǎng)絡(luò)原型系統(tǒng)”項目經(jīng)驗，分享我們對“TSN技術(shù)”這項底層技術(shù)能力的“求”與“解”，希望助力客戶完成從架構(gòu)設(shè)想到量產(chǎn)路徑的關(guān)鍵躍遷。

往昔：來自客戶的Top 5問題

任務(wù)技術(shù)本身是為了解決一定問題而產(chǎn)生的，如果技術(shù)無應(yīng)用場景，好比無源之水，最終結(jié)局是枯竭，來自客戶的高頻與直擊靈魂的問題Top 5。

Q1：什么是TSN技術(shù)，能解決什么問題？

Q2：TSN技術(shù)的車載應(yīng)用場景是什么？

Q3：如何判斷當(dāng)前系統(tǒng)是否需要TSN技術(shù)？

Q4：如何判斷何時需要TSN技術(shù)？

Q5：網(wǎng)絡(luò)帶寬換代升級后，我們是否還需要TSN技術(shù)？

今朝：從 “CAN總線”到“以太網(wǎng)+TSN”，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演化推動業(yè)務(wù)革新

過去，車載通信依賴CAN、LIN、FlexRay等傳統(tǒng)總線，各系統(tǒng)之間相對孤立，數(shù)據(jù)傳輸帶寬有限，網(wǎng)絡(luò)時延不敏感。如今，隨著自動駕駛等級的提升、車載傳感器數(shù)量激增、OTA需求常態(tài)化、中央集中式架構(gòu)成為硬件架構(gòu)主流，汽車行業(yè)電子控制器內(nèi)的軟件功能，已逐漸演變成“你中有我，我中有你”的系統(tǒng)部署狀態(tài)。因部份功能與行車安全強(qiáng)相關(guān)，中央集中式架構(gòu)的分布式實(shí)時系統(tǒng)特性越發(fā)明顯。

TSN技術(shù)的引入，是否能讓以太網(wǎng)成為車載通信的主干，讓以太網(wǎng)真正具備“確定性”的傳輸能力，填補(bǔ)原先通信體系的可靠性短板？

我們推出了 “TSN原型系統(tǒng)構(gòu)建”工程咨詢服務(wù)，初衷是為了協(xié)助OEM回答這些問題，如今有了階段性的”解“。

ANS1：TSN技術(shù)是以太網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，解決以太網(wǎng)通信的“確定性"數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵膯栴}，同時提供基于網(wǎng)絡(luò)的時間同步方法及網(wǎng)絡(luò)鏈路冗余實(shí)現(xiàn)，使以太網(wǎng)可以滿足分布式實(shí)時系統(tǒng)通信要求。以太網(wǎng)技術(shù)及確定性、時間同步、鏈路冗余等為其關(guān)鍵字。

ANS 2：業(yè)務(wù)初期，北匯信息與客戶一起在找尋哪些車載功能或場景必須使用TSN技術(shù)，或?qū)SN技術(shù)有強(qiáng)依賴的需求；一段時間無果后，我們回到了最初的TSN技術(shù)定位上，解決分布式實(shí)時系統(tǒng)的通信要求。車載為典型的分布式實(shí)時系統(tǒng)，其三個核心問題可以總結(jié)為“統(tǒng)一的系統(tǒng)時鐘”、“系統(tǒng)可靠性”、“網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腝oS需求”，因此，TSN技術(shù)正是為了解決分布式系統(tǒng)核心問題的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，不是針對某一個具體的車載功能。

TSN是車載分布式實(shí)時系統(tǒng)設(shè)計實(shí)現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，非針對具體的車載某個功能。

ANS 3：如果車載電子系統(tǒng)有時間同步需求，即多傳感器融合需求，我們需要TSN協(xié)議族中的AS協(xié)議，如果除時間同步系統(tǒng)需求之外，對系統(tǒng)間的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸有比較高的可用性要求，且對網(wǎng)絡(luò)時間延遲比較敏感，我們就需要其它TSN技術(shù)的配合使用。反之，以太網(wǎng)上無時間敏感數(shù)據(jù)傳輸，不需要TSN技術(shù)。駕駛員控制的車輛，如果以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)斷開，不影響行駛功能或產(chǎn)生行駛安全風(fēng)險，系統(tǒng)不需要TSN技術(shù)。

ANS 4：從汽車行業(yè)電子系統(tǒng)發(fā)展來看，當(dāng)前的中央集中式架構(gòu)已成為主流，但功能的系統(tǒng)部署還是按域架構(gòu)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，傳感器、執(zhí)行器與處理器的連接方式，還是按功能域而非物理區(qū)域部署；頂級的建筑框架，內(nèi)部的建筑風(fēng)格還未改變。

ANS 5：以太網(wǎng)傳輸?shù)难舆t“不確定性”是個概率問題，如果“低概率”網(wǎng)絡(luò)延遲真的發(fā)生時，對系統(tǒng)無影響或結(jié)果可接受，不需要TSN技術(shù)；但“概率”問題又如何評價？再寬的城市道路，也需要紅綠燈；再好的高速公路，也需要車道引導(dǎo)線與應(yīng)急車道。

明日：技術(shù)進(jìn)化，也是認(rèn)知進(jìn)化

基于中央集中式架構(gòu)的前提下，車載電子系統(tǒng)開發(fā)過程，實(shí)打?qū)嵉囊炎優(yōu)榉植际綄?shí)時系統(tǒng)的設(shè)計過程，需要更多的計算機(jī)、通信、電子、軟件工程等專業(yè)技能支撐。

中央集中式架構(gòu)已就位，優(yōu)先考慮的是實(shí)時系統(tǒng)與非實(shí)時系統(tǒng)的設(shè)計約束，系統(tǒng)是否需要快速響應(yīng)的時間要求，越來越多的關(guān)于系統(tǒng)時間鏈分析、調(diào)度與優(yōu)化等任務(wù)，等待著我們?nèi)ヌ剿髋c實(shí)踐。

當(dāng)然，系統(tǒng)重新設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的改變會需要較長周期，最終會面臨分布式實(shí)時系統(tǒng)的核心問題，觸發(fā)真正的TSN技術(shù)大量工程應(yīng)用。

技術(shù)在進(jìn)化，我們的邊界，也在被不斷重塑。