作者
尼古拉的担忧
Nicola Concer是恩智浦汽车实时控制器(Automotive Real-Time Controllers)的产品经理，专注于电气化和区域EE架构市场。在此之前，他在恩智浦的以太网交换机投资组合担任了7年的产品经理。尼古拉拥有博洛尼亚大学计算机科学博士学位，与ST微电子公司和纽约哥伦比亚大学合作。
软件如何驱动动态网络管理的需求
想象一下，在不远的将来，你驾驶着自己的新车。它将是电动的，它将有更先进的驾驶辅助系统(ADAS)功能，它将是连接的，它将充满软件。
你的联网汽车将允许你根据需要下载应用程序和服务。想象一下你把你的车借给你的孩子。你可能想安装一个车辆跟踪应用程序，并设置最大速度或甚至远程范围。你要开车去山上滑雪一周吗?为你的ADAS系统安装一个新的安全包，以更好地应对冰雪天气，或者为你的轮胎安装远程诊断，只是为了检查一切是否正常。或者安装一个多区域音频应用程序来听你最喜欢的播客，而你的孩子在开车去斜坡的路上看卡通片怎么样?
可重构以太网骨干网
当然，这些都是例子，但其中一些场景将很快成为现实。所有这些场景都依赖于这款未来汽车需要支持的特定功能:
- 它需要连接到云
- 支持所有新功能的硬件组件需要能够升级到在车辆设计时甚至没有设想的功能
- 车载网络连接车辆所有的计算机、传感器和执行器，需要能够支持这些新应用程序生成的数据流量和通信模式亚博波胆怎么算的
针对基于以太网的车载网络主干，这些新需求与当前的工作方式相冲突，当前的工作方式是所有数据流量在设计时静态确定，系统针对特定假设进行优化，而不知道未来的应用需求。
特别是以太网交换机使用IEEE音频视频桥接(AVB)和时间敏感网络(TSN)标准来根据流量的临界性对流量进行分类和排序。以太网交换机和网络处理器通过通用精确时间协议(gPTP)合作建立一个同步时钟，gPTP可用于同步车辆中的音频和视频流的回放，或通过ADAS ECU将不同传感器(如摄像头、雷达和激光雷达)观察到的对象组合在一起。
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改变网络中的某些东西或TSN配置不是单个实体的任务。相反，它需要改变与车辆网络相关的几个网络控制器、处理器和以太网交换机的配置。
- 定义每个联网组件上需要更改的内容
- 定义如何将此新配置部署到通常来自不同供应商的网络设备
这个问题的解决方案需要一个抽象模型，能够以统一的方式总结每个设备的功能，以及如何配置和更新它们。
例如,AUTOSAR™经典平台上的软件提供了所有联网设备的通用配置视图，但它只支持有限的网络功能集，它是静态的，部署到车辆后不支持动态配置更新。
相反，IEEE定义了几个标准来建模和配置网络。特别是IEEE 802.1Qcc(见图1)提供了一个抽象模型，包括:
- 一个集中式网络配置(CNC)模块
- 捕获所有应用程序需求
- 集中组网配置(CNC)
- 一个集中的用户配置(CNC)模块
- 是否了解网络中实际硬件的所有特定功能
- 是否能够为每个网络设备计算新的网络配置:桥接器、监听器、通话器
- 一种称为YANG的通用抽象数据建模语言(图2)
- 能够捕获和建模网络命令，然后可以被每个目标设备解释
这种软件定义网络(SDN)范式的出现是为了解决以前网络架构的限制，通过利用软件来引导网络上的流量。SDN是基于软件的网络，而不是基于硬件的传统网络。它在控制网络、更改配置、提供资源和增加网络容量方面更加灵活。
当然，IEEE标准就是这样。它们指定需要发生什么，而不是如何发生。
为了实现IEEE标准，有几种工具。图3显示了一些允许将YANG模型部署到实际网络的工具。
这些工具允许:
- 网络化设备，用于查询网络的能力和状态，并生成对新服务或更新现有服务的请求
- 数控模块查询任意连接设备的状态，并生成配置信息并传输到任意联网设备
每种工具在以下方面有所不同:YANG数据如何在以太网帧中编码(例如二进制或明文)，数据如何传输(TCP或UDP，安全或不安全等)，以及网络主机所需的资源类型(例如POSIX, AUTOSAR或RTOS)。
恩智浦的作用
最后一步是将这些基于抽象模型的配置消息转换为与实现网络化设备的特定硬件相匹配的特定配置定义。
这需要软件包与硅紧密耦合，能够将YANG模型中描述的抽象配置编译为特定于设备的寄存器设置。
恩智浦目前正在为我们产品组合中的几种设备开发此类驱动程序，包括SJA1110 10端口TSN以太网交换机和S32G汽车网络处理器。
适当的序列化方法和协议取决于运行它的目标设备的功能。在资源受限、CPU子系统较小的设备(例如SJA1110)上，首选内存占用小、计算能力需求低的工具。我们的第一个实现通过从图3中选择正确的工具证明了这是可行的。
恩智浦坚信，软件定义网络将成为汽车网络的现实，相应的解决方案需要基于标准。
结论
软件在未来车辆中的爆炸性增长和重要性，将需要新的硬件，可以动态地重新配置，以适应未来车辆的功能。这将影响到车内电子控制单元(ECU)的多个计算单元，以及车内网络。
更新由ecu和几个供应商制造的硅组成的分布式系统需要标准化的抽象和一组能够满足这一需求的工具。
恩智浦是标准化解决方案的坚定支持者，目前正在开发必要的软件，能够实现我们关键网络产品(如S32G处理器和SJA1110以太网交换机)所需的SDN步骤。亚博公司待遇
欲了解更多信息，请访问nxp.com/SJA1110而且nxp.com/vehiclenetworking．
