（1）IEEE時間敏感網(wǎng)絡TSN

以 太 網(wǎng)音 視 頻橋 接 技術（EthernetAudio/VideoBridging，AVB）是在傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡的基礎上，使用精準時鐘同步，通過保障帶寬來限制傳輸延遲，提供高級別服務質量以支持各種基于音視頻的媒體應用。IEEE音頻視頻橋接（AVB）工作組在 2012 年 11 月正式更名為“時間敏感網(wǎng)絡工作小組”（Time-Sensitive Networking，TSN），由于AVB這一縮寫在車載以太網(wǎng)領域已經(jīng)廣為使用，因此在本文仍然使用了 AVB 的概念。繼承了AVB的傳統(tǒng)，時間敏感網(wǎng)絡TSN也不是單一的標準，而是由一個系列標準組成，并且在 TSN 的 PAR 信息中提出了第二代AVB的概念。

其中AVB標準包括：

IEEE802.1AS：精準時鐘定時和同步（gPTP）

IEEE802.1Qat：流預留協(xié)議（SRP）

IEEE802.1Qav：時間敏感流的轉發(fā)和排隊（FQTSS）

IEEE802.1BA：音頻視頻橋接系統(tǒng)，定義 AVB 配置文件

在更名為TSN后，對部分原標準進行了修訂，同時增添了幾個性能改進標準，包括：

IEEE802.1ASbt：增強功能和性能改進，基于 IEEE802.1AS-2011修訂定時和同步

IEEE802.1Qbu：新增項目，基于 IEEE 802.1Qav 修訂框架搶占切換

IEEE802.1Qbv：新增項目，基于 IEEE 802.1Qav 修訂增強流量調度

IEEE802.1Qca：支持路徑控制和登記冗余網(wǎng)絡

IEEE802.1Qcc：流預留協(xié)議（SRP）的增強功能和性能改進

IEEE802.1CB：幀復制和消除的可靠性，支持無縫冗余IEEE802網(wǎng)絡

AVB協(xié)議集如圖4所示。

802.1AS協(xié)議根據(jù)最佳主時鐘算法（BMCA）選定同步基準節(jié)點，使用高精度時間作為基準節(jié)點的同步時鐘，802.1AS在網(wǎng)絡物理層上為數(shù)據(jù)包提供時間戳服務，這個時間戳存在于對時間敏感的數(shù)據(jù)包報頭上面。IEEE802.1AS的時間同步能力源于 IEEE 1588協(xié)議。

802.1Qa 流預留協(xié)議（SRP）是對音視頻數(shù)據(jù)流發(fā)送端和接收端服務請求的管理協(xié)議，多重數(shù)據(jù)流預留協(xié)議（MSRP）目前只支持兩種類型數(shù)據(jù)流，A類或者B類，兩者區(qū)別體現(xiàn)在幀大小和幀速率上，802.1Qat標準保證這兩類數(shù)據(jù)在7跳內(nèi)的最大的端至端延遲，A類為2 ms，B類為50 ms。

802.1Qav是實時數(shù)據(jù)流的轉發(fā)和隊列控制協(xié)議，為數(shù)據(jù)流發(fā)送端和交換節(jié)點提供一個成形的數(shù)據(jù)流服務。IEEE802.1Qav定義了8個業(yè)務類，并預期至少有一個必須作為 SR類。未使用的 SR類數(shù)據(jù)流都留給盡力而為，沒有任何帶寬預留或保證。每個流量類別都有一個優(yōu)先級（從0到7，其中7是最高優(yōu)先級）。

802.1BA標準是一個定義AVB配置的文件，定義了AVB 在不同市場的技術規(guī)格書，例如針對車載系統(tǒng)等不同應用環(huán)境給出的不同技術要求，明確哪些技術要求是強制的、哪些是選項，以及一些技術參數(shù)的微調，例如輸出電壓等。

（2）TTEthernet

時間觸發(fā)以太網(wǎng)（TimeTriggered Ethernet，TTEth-ernet）是一種基于802.3以太網(wǎng)之上的汽車或工業(yè)領域的實時通信候選網(wǎng)絡，它允許實時的時間觸發(fā)通信與低優(yōu)先級的事件觸發(fā)通信共存，使以太網(wǎng)具備滿足高安全等級的系統(tǒng)要求的同時，依然可以承擔對實時性要求不過分嚴格但仍然有高帶寬的以太網(wǎng)傳輸需求。由TTTech公司開發(fā)的TTEthernet已經(jīng)通過美國汽車工程師學會（SAE）的標準化（SAEAS6802。

TTEthernet協(xié)議控制框架如圖5所示。

TTEthernet在時鐘同步機制上引入了IEEE1588 V2中的 P2P 透明時鐘（transparent clock）的概念，利用透明時鐘、步固化函數(shù)（Permanence Function）、壓縮函數(shù)（Compression Function）的支持獲得精確時鐘。在同步時鐘的基礎上建立全雙工交換式網(wǎng)絡結構的周期性任務調度表，周期性任務表有靜態(tài)與動態(tài)的兩種使用方法。

TTEthernet在單一網(wǎng)絡中可以同時滿足不同實時和安全等級的應用需要，支持三種不同的消息類型，時間觸發(fā)（TT）、速率約束（RC）和盡力而為（BE）。TT 消息優(yōu)先于所有其他類型，而RC幀是保證提供預留的帶寬，BE幀可以看做是標準以太網(wǎng)。這三種不同的數(shù)據(jù)幀都采用標準的以太網(wǎng)幀格式，只是type域的值有所不同。TTEthernet的主要優(yōu)點是TTEthernet交換機允許被搶占，TT消息在整個系統(tǒng)傳輸中具有最高優(yōu)先級，也就是低優(yōu)先級的消息被中斷并存儲在交換機的緩沖區(qū)，讓TT消息優(yōu)先發(fā)送，因此類似于以太網(wǎng)AVB，為了使用該系統(tǒng)，內(nèi)網(wǎng)交換機必須實現(xiàn)TTEthernet標準。

TTEthernet數(shù)據(jù)流如圖6所示。

比較TTEthernet與FlexRay的適用性，通過計算兩種協(xié)議在典型場景下的抖動和延遲，考慮到TTEthernet可以提供更高的帶寬，認為對于 FlexRay 時間觸發(fā)的車輛通信，TTEthernet 是一種可行的替代網(wǎng)絡。

在汽車應用中可能使用TTEthernet的情況有：

（1）高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS），得益于高帶寬和TT通信的結合。

（2）多媒體，高帶寬可靠數(shù)據(jù)通信，保證數(shù)據(jù)傳輸速率的音頻和視頻，是TTEthernet目前最有可能的應用領域。此外，通過使用TTEthernet可以將駕駛輔助系統(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng)集成到同一個網(wǎng)絡。

（3）X-By-Wire線控系統(tǒng)，TT服務提供的強實時通訊，容錯和故障運行，可以滿足這些系統(tǒng)的通訊要求。表2對比了目前最成熟的兩項以太網(wǎng)技術，時間敏感網(wǎng)絡TSN和時間觸發(fā)以太網(wǎng)（TTEthernet）。 

（原文轉載自：《下一代汽車網(wǎng)絡：車載以太網(wǎng)技術現(xiàn)狀與發(fā)展》，作者：呼布欽，秦貴和，劉穎，于赫，吳星辰，吉林大學計算機科學與技術學院，吉林大學公共計算機教學與研究中心）