وتتطور المركبات الحديثة إلى مراكز بيانات متنقلة، مما يتطلب وجود هياكل أساسية قوية للشبكة لمعالجة التدفق المتزايد باستمرار من البيانات السمعية والفيديوية والمجسية العالية التردد، وقد برزت الشبكة الجوية الآلية كعنصر خلفي لهذا التحول الرقمي، ولكن الشبكة الحرارية الموحدة وحدها لا يمكن أن تضمن التوقيت المحدد اللازم للبث الصوتي المتزامن أو بث الكاميرا ذات التوقيت الحقيقي)٢(.

Understanding IEEE 802.1Qav in the Context of AVB

(أ) أن مجموعة أوسع من معايير الشبكة الدولية للتعلم الإلكتروني (EEE) المعروفة باسم " Audio Video Bridging " (AVB)، التي وضعت أصلاً لتطبيقات سمعية وفيديو مهنية على الشبكة الإلكترونية (Ethernet) وتشمل مجموعة من المعايير التكميلية، بما في ذلك معايير القدرة على التنبؤ بالشبكة 802.1BA (النظم المعتمدة على تكنولوجيا المعلومات) (الإطار المرجعي 802 للشبكة).

ويعرّف كل من المكوّنات الائتمانية التي تُصدَّق عليها في عام 2009 ثم تُدرج في تنقيح التصنيف الدولي للأسعار 802.1Qav، خوارزمية معتمدة على الائتمانات، وتنظم نقل حركة المركبات الفضائية المصفحة (AVB)، بخلاف حركة المرور على أفضل وجه، التي يمكن أن تعاني من الطلقات والتصادم، فإن حركة المركبات الفضائية التي تشكلها 802.1Qav تقدم بطريقة سلسة ويمكن التنبؤ بها.

Key Features of IEEEE 802.1Qav

Shaper-Based Credit-Bassed Shaper (CBS)

أما الآلية المركزية في الشبكة الدولية للإحصاء 802.1 قاف فهي الشكل الائتماني، ويحتفظ كل فئة من فئات حركة المرور في إي في بي بحسابات تمثل كمية النطاق الترددي المسموح بنقلها، وعندما يكون للتدفق بيانات، فإن الائتمانات تزيد بمعدلات خاضعة للرقابة (المنحدرات المتعثرة) وتخفض عند نقل المصابيح (الغطاء المتخلف) وهذا المقياس يضمن أن يكون المرور سلساً من كل فئة من فئات الأيزومرات.

بروتوكول حفظ السلم

ولا بد أن تستخدم نقاط نهاية الشبكة 802.1 قاف، وأن تكون أول موارد احتياطية لربط النطاق الترددي والراحة على طول المسار بأكمله، وأن يتعامل بروتوكول حفظ السلم (E 802.1Qat) مع هذه المفاوضات، وأن يُعلن متحدث باسم " AVB " (مثلاً، وحدة تصوير أو جهاز كمبلد صوتي) عن متطلبات التسلسل - التردد، والدرجة، وتخصيص حركة عدم التسامح - عن طريق الشبكة.

تحديد أولويات الحركة وتحديد مواقعها

وتعتمد الشبكة الدولية للشبكة العالمية للتنوع البيولوجي 802.1Q على آلية الأولوية الحالية للشبكة الدولية للشبكة العاملة على أساس الترددات العالية والفولط، التي تُميز حركة المركبات العضوية المأخوذة من بيانات أخرى، وهي عادة ما تُعطى الأولوية 3، الأولوية 2 من الفئة باء، بينما تُخصص أفضل إطار لاستخدامات النقل من 0 إلى 1 و4 إلى 7 لأصناف أخرى من الشبكات الحساسة من الوقت.

Bounded Latency and Jitter Control

وتنتج مجموعة الـ (CBS) و(SRP) حدوداً قابلة للتنبؤ بها من الناحية العملية على الرطوبة والجليسة، ففي شبكة تصل إلى 7 هوايات، فإن حركة المرور من الدرجة ألف عادة ما تُحدث حالات تأخير من الدرجة الثانية إلى الثانية مع وجود مرطب يقل عن 125 ميكروغرام، وهذا أمر حاسم بالنسبة لتطبيقات مثل صفائف الهواتف الدقيقة في السلوك غير المرخص به أو في التصوير المحتوي على الموجات، حيث يمكن أن يميز بين التوقيتات القصيرة.

الطلب في شبكة الإثيرات السيارات

وتستبدل شبكات شبكة الطاقة الكهربائية الآلية بسرعة الحافلات القديمة مثل مجموعة الـ (C CAN) وشبكة الإنترنت (LIN) والشبكة الأكثر رعاية للبيانات ذات النطاق الترددي العالي (IEE 802.1Qav) بشكل خاص يناسب حالات الاستخدام التالية، حيث يكون التصفيف الموثوق به أمراً بالغ الأهمية.

توفير المعلومات وحفظها

وكثيرا ما تُظهر المركبات الحديثة شاشات متعددة تبث فيديو عالي التعريف من لاعبي الدي في دي أو مرايا الأجهزة المحمولة أو خدمات التصفيق، وتحتاج نظم السمع التي تبلغ 5.1 أو حتى 7.1 قنوات أرضية إلى إعادة عرض متزامنة، وتكفل الشبكة 802.1 قاف وصول كل من الأطار المصورة والعينات السمعية في الوقت المناسب، مع الحفاظ على مزامنة الشفاه، ومنع عقد حلقات الفيديو المتزامنة.

نظم متقدمة لمساعدة السائقين

كما أن النظم الفرعية للأجهزة الدارسية، مثل 360 درجة من الكاميرات ذات الرؤية الأرضية، والكاميرات الأمامية، ووحدات الرادار، تولد كميات كبيرة من البيانات التي يجب تجهيزها في الوقت الحقيقي، وعلى سبيل المثال، فإن نظام المراقبة الأرضية يستخدم عادة أربعة إلى ستة كاميرات، وكل شريط فيديو غير مكتظ بثلاثين فضاء على وصلة واحدة من شبكة إيثيرات.

خدمات الاتصالات الهاتفية والخدمات الموصلة

وتتزايد حركة المركبات بوصفها بؤر ساخنة وبوابات خلوية، إذ أن المكالمات الصوتية في الوقت الحقيقي على نظام " فولت " أو بث الصوت من الأجهزة الموصلة يجب أن تتنافس مع البيانات التشخيصية، ومع تحديثات مكتب الشؤون الإدارية، حيث يمكن للوحدة الرئيسية التي تعمل على احتفاظ برقم قياسي في إطار الترددات الصوتية، مع ضمان جودة الاتصالات الواضحة حتى في حين تحمل السيارة صورة كبيرة من البرمجيات.

التليفزيون الصوتي وإلغاء التطعيم النشيط

وكثيرا ما تفتقر المركبات الكهربائية إلى ضوضاء المحرك، مما يؤدي إلى ظهور محرك اصطناعي يُستخدم عن طريق المتكلمين في التوعية بالسائقة، وتستخدم نظم إلغاء الضوضاء النشطة ميكروفونات لكشف الضوضاء الصوتية المضادة للتوترات، وتولد كلا الطلبين طلبا منخفضا جدا - وكثيرا ما يكون فعالا تحت متر واحد - الى أن يكون فعالا.

استحقاقات النظم الآلية

الخبرة المعززة للمستعملين

وأكثر المنافع وضوحاً هي العزف السلس، والعدوى المتعددة الوسائط الخالية من الغلط، ويتمتع الركاب بالفيديو المزعج دون القطع الأثرية والصوت دون التسرب، سواء كانوا يشاهدون فيلماً أو يستمعون إلى الموسيقى أو يشاركون في مكالمة من المؤتمر، كما يتيح المكتب السمات المتقدمة مثل السمات الصوتية غير المتجانسة (مثلاً، دولبي أتموس) التي تتطلب تزامناً دقيقاً عبر متحدثين متعددين.

تحسين السلامة

ومن خلال توفير درجة حرارة مضمونة من أجل البيانات المتعلقة بالكاميرات والمجسات، يساهم 802.1كاف مباشرة في مهام مساعدة السائقين، ويمكن أن يكون الاختلاف بين الإنذار بالاصطدام في الوقت المناسب والتنبيه المتأخر، ويكفل التزام الوكالة أن يظهر مجرى الفيديو من الكاميرا الاحتياطية في الموقع في غضون نافذة زمنية معروفة، ويلبي متطلبات السلامة الوظيفية (ISO 26262) بالنسبة للنظم غير الزمنية الحقيقية.

الكفاءة في الشبكات والقدرة على التصعيد

ونظرا لأن 802.1 كيلو فولت في كل مجرى لا في الميناء، فإنها تستخدم موارد الشبكة استخداما فعالا، ويمكن أن تتقاسم مسارات متعددة من طراز AVB وصلة واحدة على أساس أن مجموع تحفظاتها لا يتجاوز القدرة على الربط (100 ميغابايت أو 1 غموض في عمليات النشر الحالية للسيارات) مما يسمح للمصممين بتقليل عدد الكابلات والبوابات الفية، وإنقاذ الوزن والتكاليف.

قابلية التشغيل البيني والتوحيد

وهذا يشجع على التشغيل المتبادل بين عناصر من مختلف الموردين - وهو عامل حاسم في سلاسل الإمداد بالسيارات - ويمكن أن يُصدر مكتب إدارة الشؤون الاقتصادية والاجتماعية وحدة كاميرا متوافقة مع مصرف " AVB " من أحد الموردين، ومبدلا من مورد آخر، ووحدة لرأس الاحتواء من جهة ثالثة، على ثقة بأن تحفظ التيار وتوقيته سيعملان على النحو المحدد.

كفاءة الطاقة

وتساهم شبكة الطاقة الحرارية الآلية بالفعل في تحقيق الكفاءة في استخدام الطاقة بفضل أجهزة إرسال منخفضة الطاقة والقدرة على إبطال الروابط غير المستخدمة، وتسهم الشبكة أيضاً بالسماح بتحديد الجدولة المحددة، مما يقلل الحاجة إلى إعادة نقل عالية السرعة أو مسارات زائدة عن الحاجة، مع إزالة الشبكة الإثيرية الكاملة، وقطع خطوط حركة المرور، وإلغاء طرق الاصطدام المرتبطة بالحركة، والعمل بشكل أكثر سلاسة.

اعتبارات التنفيذ

دعم البرامجيات الصلبة

ويتطلب تنفيذ نظام المعلومات المتكامل EE 802.1Qav مفاتيح تحويلات من شبكة إيثريت ونقاط نهاية تدعم المشكل الائتماني وبروتوكول للحفاظ على سترام، ومعظم مفاتيح الترنيت الحديثة من الدرجة الأولى (مثلاً من أجهزة NXP، و Broadcom، و Marvell، و Microchip) تشمل قدرات جهازاً للتدخل في إطارات الإلكترونية/نظام الإبلاغ عن تغير المناخ، ويجب أن يوفر أجهزة تصوير مكرونة لكل فئة من فئات أجهزة الاستمادية.

Clock Synchronization

ويعتمد مصرف آسيا والمحيط الهادئ على الرقم IEEE 802.1AS (البروتوكول العام لتوقيت الدقة، GPTP) لتزامن الساعات عبر الشبكة مع دقة دون المستوى الثاني، وبدون وقت مشترك، لا يمكن للتشكيل القائم على الائتمان أن ينسق بفعالية عبر هوايات متعددة، وكثيرا ما تجمع عمليات النشر الآلي بين 802.1 مقاس و 802.1 مقاسا مع نظام تحديد المواقع أو مصادر زمنية خارجية لتحقيق الدقة المطلوبة.

التعايش مع حركة المرور الأفضل

وفي حين أن شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية تحتفظ بشبكة النطاق الترددي، فإن أفضل وسيلة ممكنة لا تزال تستخدم القدرة المتبقية على الربط، بيد أنه يجب على المصممين أن يكفلوا ألا يتجاوز مجموع النطاق الترددي المحتفظ به أبدا سرعة الربط، وإلا فإن البرنامج سيرفض مسارات جديدة، ومن الشائع عمليا أن يحجز أكثر من 75 في المائة من الرابط بين المركبات الفضائية المحتوية على مركبات الكربون المحتوية على مسافات قصيرة، بالإضافة إلى أن البيانات ذات الأولوية المنخفضة يجب ألا تكون دقيقة.

حدود الحفظ

ويحد كل فئة من فئات المركبات العضوية الثابتة من إجمالي الحد الأقصى لصفوف النطاق الترددي المحدد في المعيار: إذ تقتصر الفئة ألف على 75 في المائة من سرعة الربط، من الرتبة باء إلى 75 في المائة من النطاق الترددي المتبقي بعد الرتبة ألف. وتكفل هذه الحدود عدم احتكار حركة المركبات الفضائية في البورصة بالكامل للشبكة، أما بالنسبة للاحتياجات العالية من النطاق الترددي، مثل بيانات الفيديوي أو بيانات السائل السائل السائلي الخام، فيمكن استخدام مسارات المتعددة، أو يمكن للشبكة أن ترفع من المستوى المطلق (E/5)().

مقارنة مع تكنولوجيات الربط الشبكي الأخرى

AVB ضد MOST (Media Oriented Systems Transport)

وكانت الحركة هي المعيار المهيمن لشبكات احتواء السيارات منذ عقود، حيث قدمت تياراً محدداً للصوت والفيديو على طبوغرافيا الخاتم، غير أن الحركة لديها نطاق محدود (150 مليون طن تقريباً) ويجري التخلص التدريجي منها لصالح شبكة إيثرنت بسبب التكلفة، والقابلية للتكدس، والحاجة إلى الربط بين شبكة إيثرنت (أي ما يزيد عن 80 إي تي 1).

AVB vs. CAN/CAN FD

أما البروتوكولات المحددة لاشارات المراقبة (مثل النوافذ والمكابح) فهي بروتوكولات منخفضة السرعة، ولكنها لا تستطيع نقل مسارات وسائط الإعلام ذات النطاق الترددي العالي، ولا يكفي الحد الأقصى لمعدل بياناتها (حتى 12 ميغابايت لأجهزة الاتصال اللاسلكية) للفيديو غير المكشوف، كما أن مكملات المركبات يمكن أن تنقل بوابة سمعية عالية الجودة/حركة الفيديو بينما يمكنها أن تتعامل مع شبكات الأمان(ج).

ومن الناحية التاريخية، استخدمت الكاميرات العكسية شريط فيديو مركب مركب مركب على الكابلات الكسينية، واستخدمت عروض الرؤوس وصلات لشبكة التلقيم المميت، وهي تعمل جيداً على مسارات واحدة، ولكنها لا تُضخ بسهولة إلى كاميرات متعددة أو سمعية متكاملة، وكل مسار يتطلب كابلاً خاصاً به، ويضيف وزناً وتكلفاً، حيث تتقاسم المفاعلات المتعددة سلكاً واحداً، ويمكن إعادة استخدام الشبكة لتحديث الأداء في المستقبل().

AVB vs. Time-Sensitive Networking (TSN) Standards

TSN (IEE 802.1Qbv, Qci, Qbu, etc.) extends AVB with even tighter determinism -below 100 mis -suitable for control cycles and safety-critical functions. In modern automotive structures, TSN is increasingly adopted for ADAS and autonomous driving, while AVB remains the preferred solution for infotainment and non-safe

الاتجاهات المستقبلية والثورة

ومع تطور شبكة إيثريت السيارات، من المرجح أن يستكمل أو يحل محلها المعيار IEE 802.1Qav بمعايير أكثر تقدماً للشبكة الخاصة بالتدفقات الحرجة من الزمن، غير أن إطار " إي في بي " يوفر حلاً ثابتاً وخفيضاً للقابلية للتطبيقات السمعية/الفيدية التي لا تتطلب الدقة من المستوى الثاني، وتنتقل صناعة السيارات إلى تركيبات ذات نطاقات عالية، حيث يربط البوابات المركزية

ويجري توحيد شبكة Ethernet المتعددة الأطقم (2.5GBASE-T1, 5GBASE-T1, 10GBASE-T1) لاستخدام السيارات، مما يتيح للشركة أن تخصص حتى أشبالا أكبر من النطاق الترددي لمجاري الفيديو المتعددة الأربعة، بالإضافة إلى أن تكامل شبكة الإثيرات اللاسلكية (مثلا، شبكة وي-Fi 6/7) قد يعيد أجهزة اللاسلكية التي تستخدم الترددات اللاسلكية والرقمية 80B إلى أجهزة اللاسلكية.

وثمة اتجاه آخر يتمثل في تقارب البيانات المتعلقة بشبكة واحدة من أجهزة الإعلام وقاعدة البيانات المتعلقة بشبكة المعلومات، حيث تستخدم المنابر المتقدمة نفس مفاتيح الشبكة الالكترونية لمعالجة أجهزة التصوير الخاصة بكل من المساعدة على الوقوف وتسجيلها، ويكفل تحفظ تيار شبكة AVB عدم تضخيم مسارات الأمان الحرجة بسبب حركة وسائط الإعلام الأقل إلحاحا، مع ضمان عدم تدهور الترفيه عن طريق حركة المرور التشخيصية، وهذا التقارب يتطلب تخطيطا دقيقا للصفوف ذات الأولوية والميزانيات الترددية.

خاتمة

802.1Qav هو معيار حيوي للنهوض ببطولة الفيديو السمعية في شبكات شبكة المعلومات الإلكترونية الآلية، إذ أنه، من خلال تحديد جهاز للتشكيل القائم على الائتمان والدمج مع بروتوكول حفظ السلم، يوفر القدرة المضمونة على عرض النطاق الترددي، والمستوى المنخفض من المرونة، ومراقبة الجمود اللازمة لتطبيقات الوسائط المتعددة والمستنقعات الحديثة، حيث تصبح المركبات أكثر ارتباطا وأكثر استقلالا، ويزيد الطلب على الحلول المحددة التكاليف().

For further reading, refer to the official IEE 802.1Q-2014 standard, the ]Wikipedia article on Audio Videging], and application notes from automotive Ethernet component suppliers such as NXP[6: