车载时间敏感网络流预留协议研究

发布时间：2020-09-02 09:57

【摘要】：现代汽车的需求中越来越多的出现舒适、安全、信息娱乐、驾驶员辅助等关键词。信息娱乐系统(Multimedia Infotainment System,MIS)应用,例如:CD音频,DVD播放器,和高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assist System,ADAS)应用,例如:依赖于摄像头的车道偏离警告,交通标志识别,防撞系统,这些应用不仅对带宽有很高的要求而且还有严苛的延迟限制。考虑到应对未来汽车应用即将面临的具有挑战性的带宽需求,需要加速以太网在汽车领域应用的标准化。于是电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronice Engineers,IEEE)制定了一套新的标准,即时间敏感网络(Time-Sensitive Networking,TSN)。TSN任务组指定了提供时间同步的手段,即精准时间同步协议IEEE 802.1AS,提供了带宽保证的方法,即资源预留协议IEEE 802.1Qat,以及一组限制TSN网络中延迟变化性的转发和排队规则IEEE802.1Qav。这些协议可用于支持车载音视频的各种应用的实现。当今,随着人们对软件测试认识的深入,软件测试自然而然地成为软件开发周期中不可或缺的部分。软件应用的更加广泛,人们也更加关心软件的质量。因为软件缺陷造成的事故日益增多,推动了软件测试的研究工作,使得软件测试的应用和理论研究取得了突破性的进展。本项目是与某通信公司合作,主要研究资源预留协议IEEE 802.1Qat,又称流预留协议(Stream Reservation Protocol,SRP)中多流注册协议(Multiple Stream Registration Protocol,MSRP)的实现。本文的工作主要集中在流预留协议功能测试的设计与执行,以及流预留协议的应用中带宽预留防碰撞的方法研究。首先,详细研究了流预留协议的内容,主要包括:协议形式语言的功能需求,消息类型,报文字段,属性传播组件,带宽计算。接着,详细阐述了流预留协议功能测试的设计与执行,主要包括:抽象协议功能,对协议功能设计具体场景和测试方案。然后,在车载终端的硬件单板上完成协议一致性验证。最后,随着车载应用的增加,当某一终端需要同时为多个音视频数据流预留带宽时,带宽资源未必足够,那么有限的资源如何分配,值得思考。针对这一问题,本文提出了一种带宽预留防碰撞方法,其核心就是数据流优先级排序方法,通过确定数据流预留申请的优先级顺序,进行带宽预留,可以提高带宽预留效率、并有效躲避节点数据发送碰撞。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.6
【图文】：

套接字,增长趋势,摄像头,端点

[6]，可以看到几乎是在呈指数增长。图1.1 信息娱乐和摄像头通信端点套接字增长趋势另外，为了支持这些新颖的多功能应用，在一些高级汽车中，需要连接到网络的电子控制单元（Electric Control Unit，ECU）已多至 70 个，极大的增加了汽车网络的复杂性[7]。传统的车载网络具有不同的总线系统，包括：控制器局域网络（ControllerArea Network，CAN）、面向媒体的系统传输总线（Media Oriented System Transport，MOST）、局域互联网络（Local Interconnect Network，LIN）、FlexRay 等

星型拓扑

[16]。图3.6 星型拓扑与 MOST 环形拓扑中所有节点都会监测来自其它节点的流量、共享网络带宽不同。此星型拓扑结构显示出车载时间敏感网络仅在源节点和目的节点之间消耗带宽，例如车前部的摄像头信号只传输至驾驶辅助模块。具体的：（1）ADAS 系统包括车道偏离警告，交通标志识别，防撞系统等应用，由车身前后左右共六个摄像头组成，各个摄像头把视频信息传输到驾驶辅助 ECU 上进行分析处理。根据用途可以把摄像头分为两类：一类用来提供驾驶安全服务，如道路偏离警告和交通标志识别，另一类则是为驾驶员提供同步的 360 度车辆环境全景摄像。（2）CD 音频和 DVD 视频属于多媒体信息娱乐系统，其中视频可以发送到后座娱乐设备，使得前座后座的所有乘客可共享愉快的视听体验。（3）跨区域流量指的是通过网关设备传输的车辆控制信息

硬件连接,测试用例生成,软件测试,测试用例