关于TSN技术和车载以太网的介绍

tsn 技术标准TSN 技术标准简介与应用TSN (Time-Sensitive Networking) 技术标准是一种用于工业控制系统和实时通信网络的通信协议标准。

它旨在解决数据传输的时序精确性和低延迟的需求，以支持实时应用和工业自动化领域的高性能通信。

随着工业自动化的发展和需求的增长，传统的网络协议无法满足高带宽、高可靠性和低延迟的通信需求。

TSN 技术标准应运而生，它为工业网络提供了一种可靠的方式，使得实时通信成为可能。

TSN 技术标准的特性之一是提供准确的时序同步机制。

在传统以太网中，由于网络延迟、带宽限制和通信冲突，时序误差较大，无法满足实时应用的需求。

而TSN 利用时间同步协议 (Time Synchronization Protocol, TSP) 和时钟同步等方法，实现了微秒级的时序同步，保证了数据的准确传输。

另一个特性是低延迟和可靠性的通信。

TSN 使用了基于队列的流量调度机制，通过预先设置优先级和带宽限制，确保时序关键数据的优先传输。

通过使用 Time-Aware Shaper 算法和差错检测机制，TSN 可以降低数据传输的延迟并提高通信的可靠性，从而适应实时应用的需求。

除了时序同步和低延迟通信，TSN 还具有灵活性和可扩展性。

TSN 可以与现有的以太网设备和协议兼容，而不需要更换整个网络基础设施。

此外，TSN 还支持多个实时应用在同一网络上并行运行，通过优先级和带宽控制，确保不同应用之间的资源分配和数据传输。

TSN 技术标准在工业自动化中有广泛的应用。

它可以应用于机器人控制系统、自动化生产线、实时监控系统等领域。

通过使用 TSN，用户可以实现高速、高可靠性、低延迟的数据通信，从而提高生产效率和运营效益。

例如，在机器人控制系统中，TSN 可以确保机器人传感器和执行器的实时数据传输，实现精确的运动控制和协同操作。

在自动化生产线上，TSN 可以提供准确的数据同步，确保各个设备之间的协调工作，提高生产效率。

车载tsn原理车载TSN（Time-Sensitive Networking）是一种基于以太网的网络技术，旨在为车辆内部的实时通信提供可靠性和确定性。

本文将介绍车载TSN的原理和应用。

一、车载TSN的原理车载TSN通过对网络中的数据流进行调度和优先级管理，实现了对实时通信的支持。

其主要原理包括时间同步、流量调度和优先级控制。

1. 时间同步时间同步是车载TSN的基础，通过在网络中引入时间同步协议，可以确保各个节点的时钟保持一致。

常见的时间同步协议包括IEEE 802.1AS和IEEE 1588。

2. 流量调度车载TSN使用流量调度算法对网络中的数据流进行管理，以确保实时通信具有低延迟和高带宽。

流量调度算法通常基于时隙、循环和优先级等参数进行配置，以满足不同应用场景的需求。

3. 优先级控制车载TSN允许为不同类型的数据流分配不同的优先级，以确保对实时通信的支持。

通过对数据流的优先级控制，可以保证关键数据的传输不受其他非关键数据的干扰。

二、车载TSN的应用车载TSN技术在车辆内部的实时通信中有广泛的应用。

以下是几个典型的应用场景。

1. 车内多媒体车载TSN可以用于车内多媒体系统中的音视频传输，例如车载娱乐系统、后座娱乐系统等。

通过对音视频数据流的调度和优先级控制，可以确保音视频的实时传输和同步。

2. 驾驶辅助系统车载TSN可以用于驾驶辅助系统中的数据传输，例如车道保持辅助、盲点检测等。

通过对传感器数据和控制命令的调度和优先级控制，可以提高驾驶辅助系统的实时性和可靠性。

3. 车联网通信车载TSN可以用于车联网通信中的数据传输，例如车辆间通信、车辆与基础设施的通信等。

通过对通信数据流的调度和优先级控制，可以确保车联网通信的实时性和可靠性。

4. 车辆诊断与维护车载TSN可以用于车辆诊断与维护中的数据传输，例如故障诊断、远程维护等。

通过对诊断数据和控制命令的调度和优先级控制，可以提高车辆诊断与维护的实时性和准确性。

车载以太网工具链一什么是车载以太网随着汽车电子的快速发展，车内ECU数量的持续增加，带宽需求也在随之不断增长。

并且，汽车制造商的电子系统、线束系统等成本也在提高。

而车载以太网相比于传统总线技术，不仅可以满足汽车制造商对带宽的需求，同时还能降低车内的网络成本，是未来整车网络架构设计的趋势。

目前，车载以太网主要用于诊断、车载信息娱乐系统（IVI）和驾驶辅助系统。

二车载以太网技术OSI（Open System Interconnection）七层网络模型定义了网络互联的七层框架，并且每一层都运行不同的协议，只有统一通信规范时，才能实现网络互联化。

车载以太网参考OSI分层结构，并规定了每一层的功能及协议。

车载以太网协议通常被认为是一个四层协议系统：应用层、传输层、网络层、数据链路层，每一层都具有不同的功能。

| 物理层（OABR）参照OSI模型，车载以太网在物理层，即第一、二层采用了博通公司的BroadR-Reach技术。

BroadR-Reach的物理层（PHY）技术由OPEN（一对以太网）联盟推动，因此有时也被称为OPEN联盟BroadR-Reach（OABR）。

BroadR-Reach由一对双绞线实现全双工通信，并提供100Mbit/s及更高的宽带性能。

该技术使用单对的非屏蔽双绞线进行通信，不仅可以减轻线缆重量达到30%，还可以降低80%连接成本，符合汽车要求的新型物理层技术。

BroadR-Reach技术已被IEEE标准化，并命名为100BASE-T1，其中T1是指车载以太网。

100BASE-TX100BASE-TX采用两对5类非屏蔽双绞线或1类屏蔽双绞线，一对用于发送数据，另一对用于接收数据，长度上限为100米。

100BASE-T1100BASE-T1也叫IEEE802.3bw，它是被IEEE针对百兆车载以太网而定义的标准。

与传统的百兆以太网（100BASE-TX）不同，100BASE-T1使用的是一对双绞线进行全双工的信息传输。

tsn相关标准TSN（Time-Sensitive Networking）是一种用于实时通信的网络技术标准。

它的主要目标是提供高性能、可靠性和实时性的通信，以满足工业自动化、智能交通、机器人控制等领域对网络实时性的需求。

TSN标准是由IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）制定的一系列标准，其中最重要的是IEEE 802.1 TSN 标准。

这个标准定义了一套机制和协议，用于实现实时通信和流量控制。

TSN通过在以太网上引入时间同步、流量调度和优先级控制等机制，可以保证数据的实时性和可靠性。

TSN标准主要包括以下几个方面：1. 时间同步：TSN网络中的设备需要保持统一的时间标准，以便实现精确的时间触发和同步通信。

IEEE 802.1AS标准定义了一种时间同步协议，可以实现纳秒级的时间同步。

2. 流量调度：TSN网络中的数据流需要按照优先级进行调度，以确保高优先级数据的实时传输。

IEEE 802.1Qbv标准定义了一种基于队列的流量调度机制，可以实现对不同数据流的优先级控制。

3. 时隙分配：TSN网络中的数据流可以通过时隙分配机制来进行传输，每个数据流被分配一个或多个时隙，以确保数据的实时性。

IEEE 802.1Qav标准定义了一种基于时隙的传输机制，可以实现对数据流的时隙分配和调度。

4. 故障恢复：TSN网络需要具备高可靠性，当发生故障时能够快速进行恢复。

IEEE 802.1CB标准定义了一种快速恢复机制，可以在网络故障时实现快速的路径切换。

5. 安全性：TSN网络需要保证数据的安全性和隔离性，以防止未经授权的访问和攻击。

IEEE 802.1AE标准定义了一种数据加密和认证机制，可以实现对数据的安全传输。

TSN标准的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 工业自动化：TSN可以实现对工业网络的实时控制和数据传输，提高工业自动化系统的性能和可靠性。

汽车以太网的做法和原理
汽车以太网（Automotive Ethernet）是一种基于以太网技术的汽车网络通信标准。

它的做法和原理如下：
1. 物理层：汽车以太网使用双绞线作为物理层的传输媒介，通过行车总线（Cable Harness）将以太网线缆连接到车辆内部的各个模块或者外部的设备。

2. 数据链路层：汽车以太网使用802.3协议定义的数据链路层，通过以太网帧格式来传输数据。

其中，以太网帧头部包含目的MAC地址和源MAC地址，以及以太网协议类型等字段。

而在传输速率上，汽车以太网通常采用的是千兆以太网（1 Gbps）或者万兆以太网（10 Gbps）。

3. 网络层：汽车以太网可以使用标准的TCP/IP协议栈来实现网络层功能。

这样，不仅可以实现车内各个子系统之间的通信，还可以连接到外部的服务器或者云平台。

4. 应用层：汽车以太网支持车载设备和车辆控制器之间的应用层通信。

通过以太网接口进行数据交互，实现例如远程诊断、软件更新、娱乐系统等应用功能。

需要注意的是，为了确保安全性和稳定性，汽车以太网通常采用一系列的技术来增强通信性能，如时间敏感网络（Time-Sensitive Networking，TSN）、故障容错等。

总的来说，汽车以太网的做法和原理类似于传统以太网，但针对汽车行业的特殊要求进行了一系列的优化和改进，以满足车辆内部各个子系统之间的高速数据传输和实时通信的需求。

Time Sensitive Networking (TSN) 相关资料 802.1QbvTime Sensitive Networking (TSN) 是一种用于实时通信的网络技术，旨在为工业控制系统、汽车、音视频传输等领域提供高可靠性和低延迟的通信解决方案。

TSN基于以太网协议，并在IEEE 802.1标准下进行标准化。

其中，802.1Qbv是TSN的一个关键组件，它定义了基于时间的队列调度机制，用于确保实时数据流的优先传输。

以下是关于802.1Qbv的详细资料：1. 标准名称：IEEE Std 802.1Qbv-2015 - Amendment 25: Enhancements for Scheduled Traffic2. 标准内容：- 802.1Qbv定义了一个时间感知的队列调度机制，用于实现对实时数据流的优先传输。

- 该机制基于时间分片，将网络资源划分为固定长度的时间片段，并为每个时间片段分配一个优先级队列。

- 通过将实时数据流映射到适当的时间片段和优先级队列，可以确保实时数据的低延迟传输。

3. 主要特性：- 时间感知的队列调度机制，用于实现实时数据流的优先传输。

- 支持固定长度的时间片段划分，并为每个时间片段分配一个优先级队列。

- 支持通过映射实时数据流到时间片段和优先级队列来实现低延迟传输。

4. 应用领域：- 工业控制系统：TSN可以提供可靠的、实时的通信解决方案，使工业自动化系统能够实现高精度的控制。

- 汽车：TSN可以用于实现车辆内部和车辆之间的实时通信，以支持高级驾驶辅助系统和自动驾驶技术。

- 音视频传输：TSN可以提供低延迟、高带宽的网络通信，用于音视频传输和流媒体应用。

请注意，以上仅是对802.1Qbv的简要介绍，详细的技术规范和实施细节可以在IEEE官方网站上找到。

11实验案例连接方式2.1双通道作为监控和数据采集器，采集两个设备间的通信数据（Bypass 功能）本产品可以捕获到DUT1和DUT2之间的通信报文，也可以模拟节点，向DUT1和DUT2发送报文。

同时，也可以实现多个主设备和多个从设备之间的数据交换。

可以通过监控软件查看各主节点通信数据。

2.2 试验搭建gPTP 时钟桥案例车载以太网TSN 试验网络旨在构建精确时间同步和模拟车辆内部控制器模块进行网络精确授时而需要的必要网络架构。

其需要祖时钟（grand clock ）节点一个，从时钟（slave clock ）节点可以是1个或多个，车载以太网TSN 交换机一台，配置电脑一台。

其中，祖时钟和从时钟节点使用Linux 电脑（网卡需支持IEEE1588）和车载以太网转换器配套来模拟实现, 当然每台电脑和转换器组合可以使用实际的激光雷达或其他从时钟节点来对应更换。

系统架构如下：Linux PCNetwork Support IEEE1588Linux PCNetwork SupportIEEE1588Linux PCNetwork SupportIEEE1588Linux PCNetwork SupportIEEE1588Linux PCNetwork SupportIEEE15882.2 汽车激光雷达gPTP 时钟桥案例如下搭建一种简化的激光雷达桥接方案，支持gPTP 时间同步，并实现主控模块和激光雷达的数据传输和精确同步。

2.3 汽车激光雷达进入工控机方案如下搭建一种简化的激光雷达接入工控机的方案，支持gPTP 时间同步，并实现工控机和激光雷达的数据传输和精确同步。

方案类似的其他应用也可以参考本方案，如AVB 节点组网，音响音频布置方案，车载高清摄像头，毫米波雷达，工业机器人，航电系统时钟同步等等。

工控机（Grand Master）2简要使用说明及指示灯说明SW2000TSN以太网交换机为例子的某一个通道的TRX-N和TRX-P两根线与被测试目标对应连接在一起，再根据需要配置端口的模式为Master或Slave. (如果接的目标设备是Master,则该端口设置为Slave,反之亦然.)。

tsn的协议框架TSN（Time-Sensitive Networking）是一种面向实时通信的网络技术，其协议框架旨在为工业自动化和车载网络等领域提供低延迟和高可靠性的通信。

TSN的主要目标是通过标准的以太网协议来满足对实时通信的需求，从而替代专用的实时网络解决方案。

TSN的协议框架基于IEEE 802.1Q标准进行扩展，该标准定义了以太网的虚拟局域网（VLAN）和虚拟拓扑拓展（VTEP）等概念。

TSN通过扩展这些概念和引入新的机制来实现实时通信。

下面是TSN协议框架的主要部分：1.时间同步：TSN网络要求网络中的设备具有高精度的时间同步。

为此，协议框架中包含了IEEE 1588精确时间协议（PTP）和时间敏感网络时钟同步（TSN CS），以提供微秒级的时间同步精度。

时间同步对于实时通信至关重要，可以确保网络中的节点在相同的时间点触发和接收数据。

2.流量调度：TSN使用基于时间的流程控制（TBS）来调度网络上的流量。

TBS通过使用预定义的时间间隔来控制数据包的发送和接收，以保证实时通信的延迟和带宽要求。

此外，TSN还引入了同步时隙和点播时隙的概念，以确保不同类型的流量得到适当的处理。

3.队列管理：为了确保实时通信的可靠性，TSN采用了基于流的队列管理（FQ）。

FQ通过为每个流量分配独立的队列，根据其优先级和特性来处理流量。

这种细粒度的队列管理可以减少网络拥塞和延迟，并提供更好的服务质量。

4.时钟共享：在TSN网络中，所有设备共享同一个全局时钟。

这种时钟共享机制使得网络中的设备可以按照相同的时间基准来发送和接收数据，从而实现高精度的实时通信。

TSN网络中的时钟共享可以通过层次时钟同步（HCS）和时钟同步协议（HCP）来实现。

5.时隙管理：为了提供网络中的并行实时通信，TSN引入了显式时隙法（EHT）和透明时隙传输（TST）等机制。

通过这些机制，TSN网络可以将不同类型的流量映射到不同的时隙，并确保它们不会相互干扰。