Improved clock synchronization start-up time for Ethernet AVB-based in-vehicle networks

Real-time Camera and Video Streaming Through Optimized Settings of Ethernet AVB in Vehicle Network System

“…For fully advanced digital communication systems in vehicles where additional data may also permit diverse control streams, progressive solutions such as AVB capable of satisfying traffic ratings and multiple streams are required. [9] AVB supports accurate, low-latency networks in time to satisfy QoS (Quality of Service). Fig.…”

Estimators for Time Synchronization—Survey, Analysis, and Outlook

“…In [68], approaches are presented to accelerate the startup time of gPTP by a factor of up to 40, whereby the accuracy, according to the authors, remains almost the same. The authors refer to networks in vehicles, emphasizing the relevance of time synchronization for safety-critical functions and in particular the importance of a short startup time in order to put the vehicle in an operational state as quickly as possible.…”

“…6.1.6. Summary of PTP/gPTP Modifications Several modification approaches still use the RTT as an estimation method and propose changes of other protocol parameters like the number of messages [68] or improving the HW [11,69,70]. Nevertheless, many approaches propose improved estimators for PTP/gPTP [45,59,75,78].…”

Design and Optimization of Ethernet AVB Network for Intelligent Vehicle

“…0 前言* 近年来，智能汽车己经成为车辆工程领域的研 究热点和汽车工业增长的新动力，很多国家都将其 作为未来几十年内重点发展的产业之一。智能车辆 是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等 功能于一体的综合系统，它综合了计算机、现代传 感、信息融合、通信、人工智能及自动控制等高新 技术。 美国汽车工程师协会(SAE)按照智能汽车自动 驾驶系统的水平，分为 L0~L5 共 6 个级别 [1] ，目前 智能汽车的发展基本处于 L1～L2 水平。随着技术 的发展， 具有更高科技含量和更好用户体验的产品， 例如高级驾驶辅助系统(ADAS)、智能视觉安全系 统、影音娱乐系统等，开始应用到智能汽车中 [2] 。 这些智能系统之间的数据通信实时性要求较高，而 传统的 CAN 和 FlexRay 等总线难以满足高带宽应用 场合，智能汽车通信网络设计趋向复杂化 [3] 。 为了解决汽车智能化过程中出现的网络传输带 宽和电磁兼容问题，电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)提出了 车载以太网音视频桥接技术(Ethernet audio/video Bridging，Ethernet AVB) [4] 。Ethernet AVB 在传统的 以 太 网 基 础 上 ， 增 加 了 新 的 协 议 标 准 ， 包 括 IEEE802.1AS 精准时钟同步协议、IEEE802.1Qat 流 预 留 协 议 、 IEEE802.1Qav 队 列 及 转 发 协 议 和 IEEE802.1BA 音视频桥接系统等。Ethernet AVB 可 以将音视频数据和传统以太网信号一起进行传输， 是极具潜力的下一代实时网络音视频传输技术，能 够较好满足汽车智能系统之间的通信需求。 目前车载 Ethernet 正逐渐成为国内外学者及行 业的研究热点。已有的 Ethernet AVB 网络研究成果 主要集中在实时性分析、AVB 消息调度和网络参数 配置三个方面。由于实时性分析是车载网络调度、 设计和应用的基础，受到了更多的关注与研究 [5][6][7][8][9][10][11][12][13] 。 BORDOLOI 等 [5] 分析了 Ethernet AVB 网络流预留协 议和令牌整形算法对消息传输的影响，推导出消息 最坏响应时间计算式。CAO 等 [6][7] 通过定义合格间 隔(Eligible interval)取代传统响应时间分析中繁忙 周期，给出最坏响应时间严格的上界限。DIEMER 等 [8] 针对严格优先级仲裁 Ethernet AVB 网络， 建立 了可以覆盖所有最坏传输情况的时间响应分析方 法，并在不同网络拓扑结构进行试验评估。LI 等 [9] 为提高端到端时延边界，面向扩展 AVB 交换式以 太网，通过考虑帧传输的串行化约束，给出了基 于轨迹方法的最坏情况延迟分析。MIGGE 等 [10] 分析了 TSN 的时间感知整形器和 IEEE802.1Q 中 优先级定义，并通过模拟获得网络通信延迟分布， 通过可调度性分析获得延迟上限。 MAXIM 等 [11][12][13] 分析了 TSN 交换机的令牌整形和时间感知整形的 分层调度机制对 AVB 网络帧传输的局部延迟影 响，证明改变帧传输相对顺序，将导致帧的最坏 情况延迟。 在 AVB 消息调度方面， 车载 Ethernet 交换机以 及 Ethernet 网关消息调度是研究重点 [14][15][16][17][18] 。 DIARRA 等 [14][15] 分别对网络时钟同步和排队转发策略进行研 究，提出了 PDM(Peer delay mechanism)同步协议以 实现网络消息时钟同步和减少同步启动时间。 HERBER 等 [16] 对 CAN-Ethernet AVB 网关转发调度 策略进行研究，提出 D-J 单优先级调度算法，实现 了 两 种 网 络 间 的 通 信 转 发 延 时 最 小 化 目 标 。 ASHJAEI 等 [17] 针对 AVB ST 网络的实时流量进行可 调度性分析， 并证明 AVB 标准中分配带宽方法可能 会导致网络可调度性测试失败。VERDUZCO 等 [18] 分析证明了突发...…”