基于以太網(wǎng)AVB的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步問(wèn)題分析

良好的時(shí)鐘同步是車(chē)載網(wǎng)絡(luò)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。主要是因?yàn)樵跁r(shí)間節(jié)點(diǎn)上必須具有精確的時(shí)間點(diǎn)信息，特別是與安全功能相關(guān)的時(shí)間點(diǎn)信息。對(duì)于車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在車(chē)輛完全起動(dòng)之前必須完成時(shí)鐘初始化任務(wù)，同時(shí)為了避免車(chē)輛點(diǎn)火后的時(shí)間延遲長(zhǎng)，該初始化時(shí)間必須非常短。而車(chē)輛的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)需要高帶寬通信（如以太網(wǎng)音頻視頻橋接AVB），但其相應(yīng)的IEEE 802.1 AS時(shí)間同步協(xié)議不符合車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的快速同步啟動(dòng)要求。因此，提出了幾種縮短時(shí)鐘初始化時(shí)間的方法，并以以太網(wǎng)音頻視頻橋接技術(shù)為例，對(duì)這幾種新同步方法進(jìn)行詳細(xì)的理論分析和仿真模擬。①在標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.1 AS的同步方法中，相鄰幀的傳輸速率根據(jù)起始節(jié)點(diǎn)與第二個(gè)信息傳輸同步幀之間的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，這增加了同步啟動(dòng)時(shí)間。通過(guò)修改計(jì)算相鄰幀速率的同步幀大小，減少?gòu)淖罡呒?jí)主時(shí)鐘發(fā)送到低級(jí)時(shí)鐘的分組數(shù)目來(lái)改善協(xié)議，不需要等待下一個(gè)同步幀的傳輸，從而減少同步啟動(dòng)時(shí)間；②為了進(jìn)一步減少建立時(shí)鐘優(yōu)先級(jí)時(shí)間，根據(jù)起始節(jié)點(diǎn)與第一個(gè)信息傳輸同步幀之間的時(shí)間計(jì)算相鄰幀的傳輸速率，利用硬件設(shè)備將時(shí)間信息即時(shí)插入到分組中，之后將獲得的消息直接接入網(wǎng)絡(luò)控制器或物理層中；③在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)時(shí)忽略延遲機(jī)制的時(shí)間消耗，將車(chē)輛之前的信息存儲(chǔ)在閃存驅(qū)動(dòng)器中。

仿真結(jié)果表明：與原始標(biāo)準(zhǔn)相比，方法3所需的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)同步啟動(dòng)時(shí)間只需原來(lái)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議時(shí)間的2.5%。與標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.1 AS時(shí)間同步協(xié)議相比，新時(shí)間同步協(xié)議的初始化時(shí)間減少了40倍，且不會(huì)顯著影響同步誤差，即新方法能夠減少基于以太網(wǎng)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)同步啟動(dòng)時(shí)間。

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

編譯：趙喚