今天的汽车行业正在经历百年变革。智能网联汽车的发展正在成为汽车产业革命的发展引擎。汽车产品走向科技化，推动了电子电气架构的升级与革新。在“软件定义汽车”成为汽车差异化关键的大趋势下，汽车的电子电气架构正面临着算力不足、通讯效率缺陷、带宽低的困扰，而以太网则成为了汽车电子电气架构中提升数据通信效率的重要基础设施。

       哈曼在车载以太网解决方案上具备全球领先的技术和丰富的项目落地经验。9月9日，应上海希迈公司邀请，哈曼以太网专家王武志在第二届软件定义汽车创新发展峰会上，和与会嘉宾分享了下一代以太网方案中，DDS（数据分布式服务）和TSN（时间敏感网络）技术如何推动软件定义汽车的发展。

现有汽车整车架构和控制器架构为什么要改变？

       随着智联汽车的发展，车载功能不断增长, 这既有行业发展的要求，也有消费者期望的驱动。汽车正在由一个机械电子的终端向移动、可扩展的智能终端转变。高度自动驾驶以及支持该功能的各种传感器的发展，智能互联与电动化功能的增多都在驱动着车载控制器需求的增长。算力需求越来越高，软件在整车中的价值越来越重要，为了适应这些变化，整车的电子电气架构也在不断的演进。

       汽车电子电气架构从分布式，域控再到中心化的集中控制演进过程中，主要要解决计算算力、通信效率和高带宽、以及成本控制三个核心痛点。车载以太网的引入及功能集中化，解决了通信效率和高带宽的要求，同时也解决了整车线束的使用量，降低了整车重量，对成本和能耗效率的改善也很显著；功能集中化方便了应用程序的OTA远程更新，可以持续改善用户体验，为消费者带来更多价值。

       按照传统的汽车开发模式，从功能需求定义的完成到项目立项，汽车正式上市需要2-3年的工程开发，SOP后汽车的生命周期一般会在7-10年甚至更长的时间。由于硬件和软件深度耦合并相互依赖，要做到功能升级非常困难，所以这些数字化功能在汽车的生命周期里通常会保持不变，但消费者的需求却在持续增加。要解决这个问题，需要将软件从硬件中分离出来，增加一个解耦层；这个解耦层不仅要将软件、硬件分离，同时也需要将高层应用软件与底层的软件进行解耦，并且以SOA的方式进行设计，基于以太网的通信总线进行服务传输。由于服务也是基于数据驱动的，也就是说这个解耦层需要采用DDS这个中间件来实现，将软件平台化、模块化。通过解耦，应用程序都是独立运行的，就可以满足频繁更新的需求，持续改善消费者的体验。

什么是DDS？

       DDS是分布式实时通信中间件的技术规范。它强调数据为中心，采用发布-订阅的体系架构，能提供丰富的QoS策略，从而保障了数据以实时、高效、灵活的方式分发。由于DDS具有这些特性，已被AutoSAR AP作为其通信中间件的首选。DDS以数据为中心的发布-订阅模式，与传统的客户端/服务器模式相比，最大的区别在于DDS不关心谁是发布者和订阅者，他们只关心数据。发布者只需将数据写入DATABUS，订阅者向DATABUS订阅并从DATABUS读取数据，实现了无连接的数据分发模式。这种以数据驱动的模式，对解耦层的实现是一种最好的解决方案，并且DDS克服了传统点对点系统集成的相关问题，实现了即插即用的简单性、可扩展性和高性能。

什么是TSN？

       TSN是IEEE 802.1工作组的时间敏感网络任务组制定的一套标准。这些标准定义了以太网网络上对时间敏感的数据传输机制，大多数项目的定义都是对IEEE 802.1Q—虚拟局域网(VLAN)的扩展，这些扩展从传输层(MAC层)解决了传输的低时延和确定性的问题。

       简单来说，由于汽车中存在多种数据类型，有对时间敏感性要求高的数据，也有Best Effort的数据。比如ADAS中保障安全、防碰撞这类的数据需要在几微妙内完成传输。TSN可以确保在同一网络中时间敏感性数据传输的低延时和确定性，从而减少整个网络部署的成本，使以太网成为车载传输总线的骨干网络成为可能。

       TSN与第一代以太网传输技术EAVB相比，TSN定义了更多的流量调度整形和可靠性标准，确保了数据传输的可靠性和更低的时延。比如IEEE 802.1CB和IEEE 802.1AS-Rev都增加了冗余的要求，确保单一节点出现异常时，数据传输和时间同步的可靠性；IEEE 802.1Qbv和IEEE 802.1Qbu分别定义了流量调度和帧抢断的机制，确保数据传输的低时延和高优先级数据传输的实时性。对未来的高度自动驾驶而言，TSN为数据传输的高可靠性和低时延提供保障。

为什么DDS与TSN能完美工作在一起？

       DDS与TSN能完美工作在一起，最根本的原因在于两种技术都提供一对多的传输模式。DDS的一些QoS与TSN的流类别有相似的机制，也就是说通过DDS级别选择正确的QoS设置，将对应的设置映射到TSN的流类别，系统设计人员可以设计端到端的数据分发，实现从应用程序到网络堆栈，通过网络实现数据传输的确定性和超低时延。

       DDS与TSN相比，从更高层次抽象了编程模型，以中间件的方式提供了统一的编程模式，简化了TSN复杂编程模式及TSN跨系统和平台的广泛部署及使用。

       哈曼以太网专家王武志总结道：“TSN和DDS的集成，将产生一个更强大的分布式、以数据为中心的集成框架，并具有高可靠性和可用性，有助于软件定义汽车的加速进行，为用户带来更安全和持续的智联体验。”

       哈曼拥有以太网SOME/IP EAVB、DOIP、UDS、DDS、TSN等各种协议栈，且与国内多家领先主机厂商和新能源厂商都有合作和量产的项目。此外哈曼还提供以太网咨询、培训、整车网络设计等多种服务。更多技术方案咨询，欢迎联系我们。