在IEEE標準協會（IEEE Standards Association）日前舉辦的車載以太網絡/IP技術大會（Ethernet & IP @ Automotive Technology Day）上，時效性網絡（TSN）標準鋒頭正勁。多家車用芯片大廠紛紛展示最新TSN解決方案，并預期未來的車用網絡將整合具TSN控制的以太網絡背板，甚至進一步融合微控制器（MCU）、安全模塊與各種協議。

　　事實上，TSN并不是一個新的議題，但卻是近來獲得重大關注的熱門領域，尤其是在車用市場。

　　TSN是IEEE標準協會目前的工作項目之一，目的在于為現有的802.1與802.3以太網絡（Ethernet）標準增加一系列的擴展功能，進一步確保其確定性效能。所有汽車OEM長久以來期盼的所謂「車用以太網絡」，事實上將會是一種經由TSN實現的802.3 Ethernet建置，不僅擁有新的物理層（PHY）標準100BASE-T1與Gb級PHY，并可為車用以太網絡骨干使用較輕的非屏蔽雙絞線（UTP）銅纜。

　　透過以太網絡實現的TSN架構由于能夠增加產品的差異化、改善駕駛人的行車體驗，已經吸引業界多家廠商與組織的興趣。為了廣泛布署這項重要的技術架構，業界標準組織正為此車用網絡技術進行標準化。

　　目前正在進行標準化過程的TSN，其特性包括時間與同步、訊框優先適用（Frame Pre-emption）、流量調度（Scheduled Traffic）、增強串流保留協議（SRP）、逐一串流過濾與管理（Per-Stream Filtering and Policing）以及訊框復制與消除等功能。

　　根據IEEE，時間與同步（IEEE P802.1AS-REV）是對現有音頻-視訊橋接（AVB）標準的修訂，從而增加支持多個時域。而訊框優先適用（IEEE P802.3br）機制則藉由將干擾訊框分成較小的「區段」，讓傳輸中的關鍵數據封包擁有較非關鍵數據封包更優先處理的順序。這意味著關鍵數據不必等待所有的非關鍵數據完成傳送后才開始，從而確保更快速的傳輸路徑。

　　流量調度（IEEE 802.1Qbv）選項則將以太網絡數據流量劃分為不同的類型，每一種類型均保留至特定的時間存取網絡，從而創造類型特定（class-specific）的保護「通道」。以IEEE 802.1Qcc為基礎的增強SRP與性能改善，則增加了用戶網絡接口（UNI），從而實現遠程集中式的網絡配置。

　　逐一串流過濾與管理（IEEE 802.1Qci）機制也稱為流量控制，用于避免流量過載的情況（可能由于端點或交換機上的軟件錯誤）影響接收節點或埠。流量管制也可能用于阻擋惡意的裝置或攻擊。

　　此外，有了「為可靠性進行訊框復制和消除」的TSN選項IEEE P802.1CB，無論發生鏈路故障、電纜斷裂以及其他錯誤，均能強制實現可靠的通訊。此選項確保關鍵流量的復本在網絡中能以不相交集的路徑進行傳送，只保留首先到達目的地的任何封包，從而實現無縫冗余。

　　最終，一旦這些新的確定性功能塵埃落定后，將使以太網絡成為更具可行性的選擇，從而取代目前汽車中所使用的傳統網絡，如CAN、LIN、MOST和FlexRay，最終成為汽車的核心網絡骨干。

　　而在此次展會現場，業界多家公司紛紛展示TSN就緒（TSN-ready）的車用以太網絡方案，瞄準執行以太網絡的實時控制任務、競爭帶寬的非關鍵數據，如乘客娛樂音頻與視訊同步串流等。

　　芯片供貨商Innovasic展示兩款以太網絡解決方案，分別支持TSN以及非關鍵型數據。所展示的TSN網關解決方案采用其fido5000實時以太網絡多協議（REM）交換器——這是該公司在大約三年前發布的可配置組件。

　　此外，Innovasic還推出一款預安裝的TSN評估套件，搭載成熟的TSN功能——802.1AS與802.1Qbv，同時也承諾在逐漸穩定后，將進一步透過軟件更新支持其他選項。

　　Innovasic展示TSN交換機芯片

　　Innovasic營運長Jordon Woods樂觀看好車用以太網絡的進展?！肝覀円呀涢_發確定性網絡逾十年了，擁有所有必備的專業知識與技術，能夠整合我們的交換機與其他IP并提供完整的TSN SoC」。據Woods表示，藉由在汽車領域建立良好的合作伙伴關系，可望進一步推動Innovasic的汽車業務成長（汽車客戶目前僅占該公司業務的10-15%）。

　　而在博世（Bosch）的展位上，你可以看到透過實時視覺處理，如何讓一個球平衡地保持在致動板的中心位置。你還可以動手微調這個球，看看致動板如何立即補償偏差，并讓球回到中心保持平衡。以這種方式設置的TSN網絡中，攝影機饋入鏈接到實時圖像處理單元，將與來自網絡流量產生器的數據競爭帶寬。不同的交換器將啟動部份TSN功能，同時在網絡上增加流量；因此，如果少了訊框優先適用功能，在發生干擾時，就無法立即使這個球在致動器中心保持平衡了。

　　博世的TSN網關方案

　　博世的TSN網關方案采用了Marvell的7埠車用級88EA6321 AVB交換器（內建2個整合型PHY）。根據博世的現場展示人員透露，Marvell將在今年年底前針對車用市場推出TSN芯片的工程樣片。

　　瑞薩電子（Renesas Electronics）同樣展示以太網絡TSN方案，并以大型海報比較目前與未來（約2020年）的車用網絡架構。瑞薩認為，未來的車用網絡將以以太網絡背板連接不同域，每一個都具有TSN控制，甚至將逐漸為本地傳統序列網絡發展成主微控制器（MCU）整合以太網絡PHY、TSN交換器以及安全模塊與各種協議轉換器的趨勢。

　　瑞薩展示TSN優先適用機制

　　基于FPGA的TSN網關方案展示所有可想到的TSN功能。除了實時控制回路連接閃光燈與位置傳感器，經編碼的旋轉輪更確保完美的靜態閃頻效果。而即使當電路板故障導致流量不受控制并饋入網絡后，這種閃頻效應也只在經過TSN網關執行流量限制后才得以持續，同時，還可以在需要時以AVB模式饋入實時視訊。

　　那么，瑞薩首款TSN就緒的車用MCU何時上市呢？

　　瑞薩車用網絡通訊協議總工程師Tobias Belitz并未透露太多細節，僅表示瑞薩將視客戶需求而“生產智慧TSN交換機”的可能性。不過，既然在進行比較時提到了2020年，可確定的是在打造此架構之前將會需要這款組件。

　　而在AVnu聯盟的展位上，Ixia、瑞薩和美國新罕布什爾大學互通測試實驗室 （UNH-IOL）共同展示AVnu針對優先級TSN功能的首次插拔測試結果，讓不同的解決方案供貨商能夠檢驗其解決方案的AVB/TSN互操作性，同時也展示了執行IEEE 802.3br的優先級互操作性及其性能。

　　Ethernet TSN優先機制（IEEE 802.3br）的互操作性與功能 （來源：AVnu聯盟）

　　網絡測試設備供貨商Ixia車用以太網絡產品專家Bogdan Tenea表示，車用AVB裝置的認證計劃目前已在進行最后測試，不久即將發布。AVnu Alliance在今年九月即發布了車用以太網絡AVB功能與互通規格的可用性，該規格檔案在以太網絡AVB標準組合的多種標準選項中定義了共同的基礎，以及車用裝置所需要的其他功能性。AVnu Alliance的車用認證計劃將會是下一步。

　　編譯：Susan Hong

　　（參考原文：TSN-MCU integration： who will wait until 2020？，by Julien Happich）