?【虹科案例】汽車領域向以太網融合，開發人員該如何進行車內通信驗證？

在未來的發展中，汽車網絡將從不同協議的異構網絡向分層同構的以太網網絡轉變。在這種新形勢下，反映真實汽車網絡的實驗室測試臺將需要能夠在車載通信驗證過程中支持他們的分析工具，在記錄流量的同時進行過濾和分析。

一.案件背景

1.汽車領域融入以太網

如今，汽車內部的技術變得越來越復雜和緊湊。汽車中的最新應用和功能在帶寬、延遲、同步、高實用性和QoS方面得到了改進，同時降低了成本要求。傳統協議(即CAN、LIN、MOST、FlexRay等。)已經在汽車上使用最頻繁的不能滿足這種趨勢。在這種情況下，以太網顯然引領了IVN車載網絡的發展，因為與上面提到的其他協議相比，它具有以下優勢:

就像很多其他部門(航天、鐵路、工業自動化等。)，汽車領域融入以太網也是現實需求。根據MarketsAndMarkets的數據，汽車以太網市場將從2019年的16億美元增長到2024年的44億美元。同樣，弗羅斯特&；沙利文的數據顯示，到2022年，汽車以太網端口的總數預計將高于所有其他以太網端口的總數。

2.汽車IVN的架構演變

歷史上，汽車中的電子系統分為幾個“域”(主要是動力系統、底盤、車身、舒適性和診斷)。然而，近年來出現了一些新的“領域”，如信息娛樂、駕駛輔助、車載體驗、C-V2x、霧和云后端。

在傳統方法中，每個域都有一個獨立的控制系統，該系統基于一個特殊的ECU(電子控制單元),負責每個域中特定的主要功能。現在，域之間的交互和依賴更多了，但它們通常仍然有獨立的控制系統。此外，由于遺留問題，在最舊的域中，通信仍然基于非以太網協議。因此，“中央網關+域控制器”是未來車輛最常用的架構之一。

如上圖所示，這個基于新架構的中央網關需要一個基于主干網(所謂的“融合主干網”)的以太網，來連接分布在車內的所有不同的域。該中央網關是一個以太網多端口路由器/交換機，具有額外的車輛控制層功能。同時，特定的域網關將每個域與以太網主干連接起來。當域中的協議也是以太網時，域網關將成為域交換機，因為它以某種方式作為常規以太網交換機運行。

在未來的發展中，汽車線束將由不同協議的異構網絡(CAN、LIN、MOST、FlexRay等)演變而來。)到分層和同構以太網。

第二，挑戰

一家專門從事汽車E/E系統的公司正在開發一種新的域網關，將駕駛輔助和信息娛樂域連接到汽車中的融合主干網絡。這兩個域使用的是同一個域網關，因為它們都屬于汽車的同一個宏功能，即ADAS(高級駕駛輔助系統)服務。

這些域中使用的協議是支持AVB(音頻視頻橋接)的以太網。因此，在這種情況下，域網關扮演多端口以太網交換機的角色，具有特定的和應用定制的功能，例如以太網AVB支持。以太網AVB是對IEEE 802.1規范的一組擴展，它支持本地以太網網絡傳輸時間和敏感音頻/視頻數據的丟失。

在這個域網關的驗證過程中，在真實反映車聯網的實驗室測試平臺上，經常會缺失以下功能:

1)記錄測試平臺上的流量，為域網關的仿真模型提供盡可能多的真實流量。

2)記錄特定條件下該卷的幀/數據包。例如，假設需要在IEEE802.1AS平面上的特定時間戳之后記錄所有IEEE802.1Qat幀。Qat和AS是一對IEEE802.1規范的擴展，它們定義了流預留和定時同步。

為了達到上述目的，不僅需要記錄流量，還需要在記錄數據包的同時保留一個時間戳，對網絡部分的基本流量進行實時過濾和分析。

第三，解決方案

在關鍵系統中，有必要能夠在幀級別分析網絡通信，以便進行測試和取證。此外，這種分析的有效性將受到基礎設施將幀與公共時間參考相關聯的能力的限制。為了滿足汽車行業的需求，紅柯推出了高度專業化的分析工具RELY-REC，可用于無縫捕捉以太網流量，并記錄所有存儲信息的時間戳。這款獨立設備嵌入了所有邏輯，使用與被分析網絡相同的PTP時間基準，可用于監控、過濾、記錄時間戳，并以低功耗和緊湊的格式捕獲最復雜的以太網流量。

在這種情況下，紅柯RELY-REC將以分接模式安裝在“被測網絡”的網絡鏈路中，允許它通過其服務端口并遠程檢索記錄的流量(PCAP格式)。這種設備的主要優點之一是其對任何應用的適應性，這歸因于其多媒體多r……e基于SFP模塊的以太網端口，支持汽車領域使用的大多數擴展接口。

此外，紅柯RELY-REC包括一個強大的觸發器工具，允許您根據嵌套條件(AND，or)定義觸發器，并將多個操作鏈接到一個觸發器。它支持多種輸入類型(模擬/數字輸入信號、警報和來自第三方系統的信號、時間表、同步丟失、數據包檢測)，并連接到輸出操作(流量記錄、電子郵件通知、SNMP陷阱、系統日志消息、警報輸出)。

為了簡化對存儲流量的訪問，紅柯RELY-REC支持用于存儲優化和高效監控的可配置過濾器。這些過濾器可以由最終用戶根據Wireshark語義進行定制，也可以使用基于第2層和第3層的預定義字段。此外，RELY-REC允許通過服務端口同時遠程訪問內部存儲的記錄。設備中可用的時間戳事件日志簡化了觸發器與相應記錄的關聯。

更多詳情，歡迎訪問hoautom.com。

四、案例總結

1.以太網融合已經成為現實，汽車網絡領域也是如此。因此，在汽車網絡中驗證和集成新設備的需求逐漸顯現。一些主要測試如下:

1)符合性測試，以驗證協議符合性和互操作性。

2)汽車棧和組件的TCP/UDP/IP一致性測試。

3)主要用于協議驗證和性能測試，以驗證基于應用性能的數據平面和較低級別的同步平面的準確性和行為。

4)中心網關和域網關之間的以太網交換功能測試；AVB獲得期望丟包、丟失、帶寬和期望丟包的能力，每個業務類別的延遲業務(Qos)的帶寬和延遲，鏈路故障后的切換和收斂時間，以及某些節點行為不當時的行為等。

并且對以下需求有較高的要求:

1)檢查網絡中傳輸的實時流量。

2)即時過濾流量。

3)收集實時數據。

4)根據車輛同步平面(例如IEEE 802.1AS)收集實時數據。

5)根據多個可配置的用戶定義事件觸發數據收集動作。

6)將數據保存到內部數據記錄器，然后傳輸到PC進行后分析任務。

2.紅柯RELY-REC是一種可以對常規以太網和高可用性以太網的流量進行檢查、時間戳和記錄的設備，可以滿足上述所有要求。此外，該設備可以升級到TSN功能。

rainbow RELY-REC的主要特點:

多媒體多速率端口；

先進的事件日志觸發工具，帶有數據包檢測和時間戳；

用于確定記錄流量的可定制過濾器；

同步遠程交通檢索；

記錄為PCAP格式，與Wireshark應用程序兼容；

可以使用時間敏感網絡(TSN)功能。在未來的發展中，汽車網絡將從不同協議的異構網絡向分層同構的以太網網絡轉變。在這種新的形勢下，反映真實汽車網絡的實驗室測試臺將需要能夠在車載通信驗證過程中支持他們的分析工具，在記錄流量的同時進行過濾和分析。

一.案件背景

1.汽車領域融入以太網

如今，汽車內部的技術變得越來越復雜和緊湊。汽車中的最新應用和功能在帶寬、延遲、同步、高實用性和QoS方面得到了改進，同時降低了成本要求。傳統協議(即CAN、LIN、MOST、FlexRay等。)已經在汽車上使用最頻繁的不能滿足這種趨勢。在這種情況下，以太網顯然引領了IVN車載網絡的發展，因為與上面提到的其他協議相比，它具有以下優勢:

就像很多其他部門(航天、鐵路、工業自動化等。)，汽車領域融入以太網也是現實需求。根據MarketsAndMarkets的數據，汽車以太網市場將從2019年的16億美元增長到2024年的44億美元。同樣，弗羅斯特&；沙利文的數據顯示，到2022年，汽車以太網端口的總數預計將高于所有其他以太網端口的總數。

2.汽車IVN的架構演變

歷史上，汽車中的電子系統分為幾個“域”(主要是動力系統、底盤、車身、舒適性和診斷)。然而，近年來出現了一些新的“領域”，如信息娛樂、駕駛輔助、車載體驗、C-V2x、霧和云后端。

在傳統方法中，每個域都有一個獨立的控制系統，該系統基于一個特殊的ECU(電子控制單元),負責每個域中特定的主要功能。現在，域之間的交互和依賴更多了，但它們通常仍然有獨立的控制系統。此外，由于遺留問題，在最舊的域中，通信仍然基于非以太網協議。因此，“中央網關+域控制器”是未來車輛最常用的架構之一。

如上圖所示，這個基于新架構的中央網關需要一個基于主干網(所謂的“融合主干網”)的以太網，來連接分布在車內的所有不同的域。該中央網關是一個以太網多端口路由器/交換機，具有額外的車輛控制層功能。同時，特定的域網關將每個域與以太網主干連接起來。當域中的協議也是以太網時，域網關將成為域交換機，因為它以某種方式作為常規的以太網交換機運行。

在未來的發展中，汽車線束將由不同協議的異構網絡(CAN、LIN、MOST、FlexRay等)演變而來。)到分層和同構以太網。

第二，挑戰

一家專門從事汽車E/E系統的公司正在開發一種新的域網關，將駕駛輔助和信息娛樂域連接到汽車中的融合主干網絡。這兩個域使用的是同一個域網關，因為它們都屬于汽車的同一個宏功能，即ADAS(高級駕駛輔助系統)服務。

這些域中使用的協議是支持AVB(音頻視頻橋接)的以太網。因此，在這種情況下，域網關扮演多端口以太網交換機的角色，具有特定的和應用定制的功能，例如以太網AVB支持。以太網AVB是對IEEE 802.1規范的一組擴展，它支持本地以太網網絡傳輸時間和敏感音頻/視頻數據的丟失。

在這個域網關的驗證過程中，在真實反映車聯網的實驗室測試平臺上，經常會缺失以下功能:

1)記錄測試平臺上的流量，為域網關的仿真模型提供盡可能多的真實流量。

2)記錄特定條件下該卷的幀/數據包。例如，假設需要在IEEE802.1AS平面上的特定時間戳之后記錄所有IEEE802.1Qat幀。Qat和AS是一對IEEE802.1規范的擴展，它們定義了流預留和定時同步。

為了達到上述目的，不僅需要記錄流量，還需要在記錄數據包的同時保留一個時間戳，對網絡部分的基本流量進行實時過濾和分析。

第三，解決方案

在關鍵系統中，有必要能夠在幀級別分析網絡通信，以便進行測試和取證。此外，這種分析的有效性將受到基礎設施將幀與公共時間參考相關聯的能力的限制。為了滿足汽車行業的需求，紅柯推出了高度專業化的分析工具RELY-REC，可用于無縫捕捉以太網流量，并記錄所有存儲信息的時間戳。這款獨立設備嵌入了所有邏輯，使用與被分析網絡相同的PTP時間基準，可用于監控、過濾、記錄時間戳，并以低功耗和緊湊的格式捕獲最復雜的以太網流量。

在這種情況下，紅柯RELY-REC將以分接模式安裝在“被測網絡”的網絡鏈路中，允許它通過其服務端口并遠程檢索記錄的流量(PCAP格式)。這種設備的主要優點之一是其對任何應用的適應性，這歸因于其多媒體多r……e基于SFP模塊的以太網端口，支持汽車領域使用的大多數擴展接口。

此外，紅柯RELY-REC包括一個強大的觸發器工具，允許您根據嵌套條件(AND，or)定義觸發器，并將多個操作鏈接到一個觸發器。它支持多種輸入類型(模擬/數字輸入信號、警報和來自第三方系統的信號、時間表、同步丟失、數據包檢測)，并連接到輸出操作(流量記錄、電子郵件通知、SNMP陷阱、系統日志消息、警報輸出)。

為了簡化對存儲流量的訪問，紅柯RELY-REC支持用于存儲優化和高效監控的可配置過濾器。這些過濾器可以由最終用戶根據Wireshark語義進行定制，也可以使用基于第2層和第3層的預定義字段。此外，RELY-REC允許通過服務端口同時遠程訪問內部存儲的記錄。設備中可用的時間戳事件日志簡化了觸發器與相應記錄的關聯。

更多詳情，歡迎訪問hoautom.com。

四、案例總結

1.以太網融合已經成為現實，汽車網絡領域也是如此。因此，在汽車網絡中驗證和集成新設備的需求逐漸顯現。一些主要測試如下:

1)符合性測試，以驗證協議符合性和互操作性。

2)汽車棧和組件的TCP/UDP/IP一致性測試。

3)主要用于協議驗證和性能測試，以驗證基于應用性能的數據平面和較低級別的同步平面的準確性和行為。

4)中心網關和域網關之間的以太網交換功能測試；AVB獲得期望丟包、丟失、帶寬和期望丟包的能力，每個業務類別的延遲業務(Qos)的帶寬和延遲，鏈路故障后的切換和收斂時間，以及某些節點行為不當時的行為等。

并且對以下需求有較高的要求:

1)檢查網絡中傳輸的實時流量。

2)即時過濾流量。

3)收集實時數據。

4)根據車輛同步平面(例如IEEE 802.1AS)收集實時數據。

5)根據多個可配置的用戶定義事件觸發數據收集動作。

6)將數據保存到內部數據記錄器，然后傳輸到PC進行后分析任務。

2.紅柯RELY-REC是一種可以對常規以太網和高可用性以太網的流量進行檢查、時間戳和記錄的設備，可以滿足上述所有要求。此外，該設備可以升級到TSN功能。

rainbow RELY-REC的主要特點:

多媒體多速率端口；

先進的事件日志觸發工具，帶有數據包檢測和時間戳；

用于確定記錄流量的可定制過濾器；

同步遠程交通檢索；

記錄為PCAP格式，與Wireshark應用程序兼容；

可以使用時間敏感網絡(TSN)功能。

標簽：遠程

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