כלי רכב מודרניים מתפתחים למרכזי נתונים ניידים, דורשים תשתיות רשת חזקות להתמודד עם הזרם ההולך וגובר של אודיו גבוה פסוויד, וידאו ונתונים חיישן.תא Ethernet הרכב צמח כעמוד השדרה של טרנספורמציה דיגיטלית זו, אבל Ethernet סטנדרטי לבדו אינו יכול להבטיח את התזמון הדטרמיוני הנדרש עבור קידוד אודיו synchronized או משככי מצלמה בזמן אמת.

הבנה של IEEE 802.1Qav בקונטקסט של AVB

IEEE 802.1Qav הוא חלק ממערך רחב יותר של תקני IEEE הידועים בשם Audio Video Bridging (AVB), שפותח במקור עבור יישומי אודיו ווידאו מקצועיים על פני Ethernet.חבילת AVB כוללת כמה סטנדרטים משלימים, כולל IEEE 802.1BA (AVB Systems), IEEE 802.1Qat (פרוטוקול הזמנת STream), ו- IEEE 802.1AS (Timing ו-Synronation), אלה מספקים מסגרת עבור גישה רגישה לכל אחת לשיטות לחץ דם במיוחד ללא רגישות גבוהה.

שאושר לראשונה בשנת 2009 ולאחר מכן משולב לתוך תיקון IEEE 802.1Q-2014, 802.1Qav מגדיר צורה מבוסס אשראי (CBS) אלגוריתם אשר מסדיר את העברת התנועה AVB. בניגוד לחיוב הטוב ביותר, אשר יכול לסבול מהתפרצויות והתנגשויות, תנועת AVB עוצב על ידי 802.1Qav מועברת באופן חלק, צפוי.

תכונות עיקריות IEEE 802.1Qav

שם מקור: Credit Based Shaper (CBS)

המנגנון המרכזי ב- IEEE 802.1Qav הוא המצור מבוסס האשראי.כל מחלקה של AVB שומרת על דלפק אשראי המייצג את כמות רוחב הפס זה מותר להעביר.כאשר זרם יש נתונים לשלוח, עלייה האשראי בקצב מבוקר (מדרדרון של רשת CBS) ומפחית כאשר חפיסות מועברות (מדרונות קצה) אלגוריתם זה מבטיח כי תנועה מכל מחלקה B הוא חלק לאורך זמן, למנוע תצורה פתאומית של הדבקה של עד 75%).

פרוטוקול הזמנה (SRP)

כדי להשתמש ב 802.1Qav, נקודות קצה רשת חייבות תחילה רוחב פס ומשאבים לעקביות לאורך כל הנתיב.פרוטוקול הזמנת הזרם (IE 802.1Qat) מטפל במשא ומתן זה. AnB Talker (למשל, מודול מצלמה או מגבר אודיו) מפרסם את דרישות זרם זרם האינטרנט שלו - עדי, מעמד, וסובלנות - באמצעות רשת.

עדיפות התנועה וסידור

IEEE 802.1Qav מסתמכת על מנגנון העדיפות הקיים של IEEE 802.1Q VLAN כדי להבחין בין תעבורת AVB מהנתונים האחרים.בדרך כלל, AVB Class A הוא מוקצה עדיפות 3, Class B בראש סדר העדיפויות 2, בעוד שתנועת ה-CBS הטובה ביותר משתמשת בעדיפות 0-1 ו-4-7 שמורים למסגרות רגישות נוספות (TSN) בתוך גשר, כל אחת מהמפות עדיפות לאלגוריתם ייעודי.

Latency ו-Jitter

השילוב של CBS ו-SRP מניב גבולות הניתנים לחיזוי מתמטי על עצלות וג'ייטר. לדוגמה, ברשת עם עד 7 הופ, תנועה מסוג A בדרך כלל חווה עד סוף-סוף של עד 2 מ's עם Jitter מתחת ל-125 מיקרו-מאט.זה קריטי עבור יישומים כגון מיקרופון ללא ידיים או סביב מצלמה תפרים, שבו אפילו תזמון קטן יכול להבחין ביצועים גרועים יותר של ה- Ethernet.

יישום ב-Cynet

רשתות ה- Ethernet של הרכב מחליפות במהירות אוטובוסים מורשת כמו CAN, LIN, ו- MOST עבור נתונים עתירי גבוה. IEEE 802.1Qav הוא מתאים במיוחד עבור המקרים הבאים, שבו זרימה אמינה היא רבת ערך.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

כלי רכב מודרניים לעתים קרובות כוללים מספר מסכים הזרמת וידאו גבוה ממשחקי DVD, מראות למכשיר נייד או זרמת שירותים. Audio מערכות עם 5.1 או אפילו 7.1 ערוצי מקיפים דורשות קידוד סינכרוני. IEEE 802.1Qav מבטיח כי שני מסגרות וידאו ודגימות אודיו מגיעים בזמן הנכון, שמירה על מסנכרן ומניעה גלימות.

מערכות ניהול מתקדמות (ADAS)

מערכות תת-מערכתיות של ADAS כגון מצלמות 360 מעלות מקיפים, מצלמות פונות קדימה, ומודולים מכ"ם לייצר כמויות גדולות של נתונים שיש לעבד בזמן אמת.לדוגמה, מערכת מקיפה בדרך כלל משתמשת ארבע עד שש מצלמות, כל אחד מהם סטרימינג וידאו לא מחוספס ב -30 fps מעל קישור Ethernet יחיד. IEEE 802.1Qav מבטיח כי לכל מצלמה יש מרווח, הימנעות ממסגרת או עיכובים שיכולים להתפשר על אלגוריתם אבטחה נמוך של מצלמות אבטחה (בדומה למצלמות אבטחה) ומצלמות אבטחה (בהתאמה אישית).

שירותים וחיבור

כלי רכב פועלים יותר ויותר כמו נקודות חמות Wi-Fi ושערים סלולריים. קול בזמן אמת קורא על VoLTE או הזרמת אודיו מאפליקציות מחוברות חייב להתחרות בנתונים אבחון ועדכוני OTA עם 802.1Qav, יחידת היעד יכולה לשמור רוחב פס עבור זרמי קול, הבטחת איכות שיחה ברורה גם בעוד המכונית מורידה תמונה גדולה.

Sound Synthesis ו- Active Noise

כלי רכב חשמליים (EVs) לעתים קרובות חסרים רעש מנוע, המוביל לצלילים סינתטיים מפוסקים דרך רמקולים למודעות לנהג.מערכת Active רעש (ANC) משתמשים במיקרופוןים כדי לזהות רעש תא וליצור אודיו נגד-phase. Both יישומים דורשים שקיפות נמוכה מאוד - לעתים קרובות מתחת 1 מ"מ - להיות יעיל. IEEE 802.1Qav's A Class (2 מ"ח) יכול לענות על דרישות רשת אודיו למעלה מ"מ של אודיו, כאשר הוא תוכנן בקפידה.

היתרונות של מערכות הרכב

חווית המשתמש מוגברת

היתרון הגלוי ביותר הוא חלק, glitch-free מולטימדיה השמעה.נוסעים נהנים וידאו פריך ללא חפצים אודיו ללא טיפות, בין אם הם צופים סרט, האזנה למוסיקה, או השתתפות בשיחת כנס. AVB גם מאפשר תכונות מתקדמות כמו אודיו immersive (למשל, Dolby Atmos) הדורש סינכרוניזציה מדויקת על פני רמקולים רבים.

שיפור הבטיחות

על ידי מתן שקיפות מובטחת עבור מצלמות ונתוני חיישן, 802.1Qav תורמת ישירות לתפקודי סיוע לנהג.אכילת מצלמה הסובלת עיכוב של 50 מ"מ עלולה להיות ההבדל בין התראה להתנגשות בזמן לבין התראה מאוחרת.ההה המושרה של AVB מבטיחה כי זרם הוידאו ממצלמת גיבוי מופיע בתצוגה בתוך חלון ידוע, עמידה בדרישות בטיחות תפקודיות (ISO 262 עבור מערכות לא קריטיות אבל אמיתי.

יעילות רשת ו Scalability

מכיוון ש-802.1Qav שומרת רוחב פס לזרם ולא לנמל, הוא עושה שימוש יעיל במשאבים ברשת.זרמי AVB מרובים יכולים לשתף קישור Ethernet אחד כל עוד הסכום של הסתייגויותיהם אינו עולה על יכולת הקישור (בדרך כלל 100 Mbps או 1 Gbps בפריסות הרכב הנוכחיות), זה מאפשר למעצבים להפחית את מספר הבקשות והמתגים הפיזיים, לחסוך במשקל ובעלויות.

יכולת והתאמה

IEEE 802.1Qav הוא תקן פתוח, ספק-ניטרלי.זה מעודד בין רכיבים מ ספקים שונים - גורם קריטי בשרשרת האספקה של הרכב.A OEM יכול להביא מודול מצלמה תואם AVB מספק אחד, מתג מעוד, ו יחידת מסד נתונים משלישי, בטוח כי ההזמנה והתזמון יפעלו כמפורט.

כוח יעילות

Ethernet כבר מציע יעילות אנרגיה הודות לטרנסיגה כוח נמוך ויכולת להשבית קישורים בלתי מנוצלים. AVB תורמת עוד על ידי מתן תזמון ⁇ סטי, אשר מפחית את הצורך בגישורים מהירים במהירות גבוהה או נתיבים מחוסנים.עם Ethernet מלא ותנועת התנועה של CBS, תחומי התנגשות מתבטלים, והרשת פועלת בצורה חלקה יותר, מצמצם את הספיקים הקשורים לתנועה מתפוצת.

המונחים

תמיכה קשה

יישום IEEE 802.1Qav דורש מתגי Ethernet ונקודות קצה התומכים בתבנית מבוססת אשראי ופרוטוקול ההזמנה הזרם.רוב מתגי Ethernet מודרניים בכיתה הרכב (למשל, מ NXP, Broadcom, Marvell, Microchip) כוללים את הפרמטרים AVB / TSN.ה מתג חייב לספק תורים ייעודיים לכל שיעור AVB וליישם את האלגוריתם בחומרה כדי לענות על מטרות ללא מטרות הפעלה ועדכונים של CPU כגון יחידות דיבור או , כגון מחסנים.

שעון סינכרון

AVB מסתמך על IEEE 802.1AS (פרוטוקול זמני קדם-חשיבות כללי, gPTP) כדי לסנכרן שעונים ברחבי הרשת לרמה של דיוק תת-מיקרו-שנית.ללא זמן משותף, מעצב מבוסס האשראי אינו יכול לתאם ביעילות על פני מספר רב של זיופים.פריסות רכב לעתים קרובות משלב 802.1AS עם GPS או מקורות זמן חיצוני כדי להשיג את הדיוק הנדרש.

דו-קיום עם תנועת הטוב ביותר-Effort

בעוד AVB שומרת רוחב פס, התנועה הטובה ביותר של מאמץ עדיין יכול לנצל את יכולת הקישור שנותרה.עם זאת, מעצבים חייבים להבטיח כי רוחב פס שמורה הכולל לעולם לא יעלה על מהירות הקישור, אחרת SRP ידחו זרמים חדשים. בפועל, זה נפוץ לשמור לא יותר מ 75% של הקישור עבור AVB לעזוב את חדר הראש עבור הודעות בקרה והתפרצויות קצרות.

גבולות ההזמנה Bandwidth

לכל מחלקה AVB יש רוחב פס מצטבר מוגדר על ידי תקן: Class A מוגבל ל 75% של מהירות הקישור, Class B עד 75% של רוחב הפס הנותרים לאחר כיתה א 'מגבלות אלה להבטיח כי תעבורת AVB אינה ממונופולי לחלוטין את הרשת.עבור דרישות רוחב פס גבוהות יותר, כגון 8K או נתוני LiDAR גולמי, זרמים מרובים ניתן להשתמש, או הרשת יכולה לשדרג ל- Multigibit Ethernet (2.5/10b) בהתאם להיקף רוחב הפסיבי (GPS) שבו רוחב הפסים מוחלטים).

השוואה עם טכנולוגיות אחרות של כלי רכב

AVB לעומת MOST (Media Oriented Systems Transport)

MOST הוא תקן הדומיננטי עבור רשתות מידע לרכב במשך עשרות שנים, המציע הזרמת ⁇ של אודיו ווידאו על גבי ביולוגיה טבעת. עם זאת, MOST יש רוחב פס מוגבל (בדרך כלל 150 Mbps) והוא נמצא בשלב לטובת Ethernet בשל עלות, קנה מידה, ואת הצורך קישוריות Ethernet-native (למשל, העדכונים, אבחון IP) מספק 802K2, 000 או רוחב פס טוב יותר (TBA) עם רוחב פס טוב יותר טוב יותר (T) מהירויות רוחב פס גבוה יותר (T.

AVB לעומת CAN/CAN FD

CAN ו- CAN FD הם פרוטוקולים מהירים, קביעתיים לסימנים (למשל, חלונות, בלמים) אך אינם יכולים להעביר זרמי תקשורת פסוויאליים גבוהים.שיעור הנתונים המקסימלי שלהם (עד 12 Mbps for CAN FD) אינו מספיק עבור וידאו לא מחוספס. AVB משלים יכול על ידי טיפול ב תעבורת אודיו / וידאו גבוהה בזמן ש- CAN מטפל באבטחה-SCOSTS ב-SCOSTS.

AVB לעומת מפיצים אנליסטים / Serial קישורים

מבחינה היסטורית, מצלמות לאחור השתמשו בסרטון מורכב על כבלים קואקסיאליים, ותצוגה אחורית בשימוש בקישורי LVDS. אלה עבודה טובה עבור זרמים בודדים אבל לא בקנה מידה בקלות למצלמות מרובות או אודיו משולב.כל זרם דורש כבל ייעודי משלו, הוספת משקל ועלויות.עם AVB מעל Ethernet, מספר זרמים חולקים כבל יחיד, ואת הרשת ניתן repurposed עבור עדכונים עתידיים.

AVB לעומת Time-Sensitive Networking (TSN) Standards

TSN (IEEE 802.1Qbv, Qci, Qci, Qbu וכו ') מרחיב AVB עם עוד קביעה הדוקה יותר - 100 מיקרו-מיקרו-מיקרו-קטורות - מתאים ללולאות בקרה ותפקודים קריטיים בטיחותיים.באדריכלות המודרנית של הרכב, TSN מאומצת יותר ויותר עבור ADAS ו-DriveB נשאר הפתרון המועדף עבור השגת מידע ולא בטוח מדיה הם מסוגלים להחליף גשרים.

מגמות עתידיות ואבולוציה

בעוד ש-Citnet מתפתח, IEEE 802.1Qav יהיה עשוי להיות מתווסף או מוחלף על ידי סטנדרטים מתקדמים יותר של TSN עבור זרמים קריטיים בזמן.עם זאת, מסגרת AVB מספקת פתרון מוכח, נמוך מורכבות עבור יישומים אודיו / וידאו שאינם דורשים מתגי מילואים תת-מיקרו-שניים.תעשיית הרכב נעה לכיוון ארכיטקטורות דונכינל, שבו שער מרכזי מתחבר עם פניות מהירות גבוהה של Ethernet אחוריים, אפילו יותר, כמו גם כן, יכולות לעבור יותר, כדי לחצות את רוחב פס רחב יותר, כמו גם כן, כמו גם כן, סוללות חשוב יותר, מסוגלות רוחב פס רחב יותר, כמו גם כן, מסוגלות, סוללות.

Multi-gigabit Ethernet (2.5GBASE-T1, 5GBASE-T1, 10GBASE-T1) הוא סטנדרטי לשימוש במכוניות, ומאפשר AVB להקצות אפילו נתחים גדולים יותר של רוחב פס לזרמי וידאו 4K.בנוסף, שילוב Ethernet אלחוטי (למשל, Wi-Fi 6/7) עשוי להביא מנגנונים AVB-QS למולטימדיה, אך החוט המובטח עדיין על שירות מאובטח ב- 80.

מגמה נוספת היא ההתכנסות של מידע ונתונים ADAS ברשת אחת.פלטפורמות מתקדמות משתמשות באותו מתגי Ethernet כדי לטפל בהזנת מצלמה עבור סיוע חניה והקלטה. הסתייגויות הזרימה של AVB מבטיח כי זרמי בטיחות קריטיים אינם מאוהים על ידי פחות תנועה תקשורת דחופת, תוך הבטחת בידור זה לא מופרז על ידי תנועה אבחון.

מסקנה

IEEE 802.1Qav הוא תקן חיוני לקידום אודיו וידאו בריידיות ברשתות הרכב Ethernet. על ידי הגדרת מעצב מבוסס אשראי ושילוב עם פרוטוקול ההזמנה הזרם, זה מספק את רוחב הפס מובטחת, רוחב פס נמוך, ובקרת Jitter הנדרשת עבור מודרני במולטימדיה מודרנית בכבדות ויישומים חיישן. כמו כלי רכב להיות מחובר יותר ואוטונומי, הביקוש של Ethernet ⁇ סטי רק להגדיל 802.1Qav מציעה ביצועים מתקדמים, עם עלות גבוהה, כי הם מבטיח פתרון בידור יעיל.

לקריאה נוספת, התייחס לסעיף הרשמי של ה-FLT:0 (התקן של 82.1Q-2014) ל-[[1924]], ל[[1924]], ל[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]