[發明專利]一種車載以太網AVB抖動優化方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 202011626359.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112600739B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 朱海龍;白鈺;謝人超;黃韜
• 申請（專利權）人: 網絡通信與安全紫金山實驗室
• 主分類號: H04L43/087
• 分類號: H04L43/087;H04L43/0852;H04L41/14;H04L12/46;H04L67/12
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 金龍

本發明公開了一種車載以太網AVB抖動優化方法、系統及存儲介質，屬于信息技術領域。針對現有技術中存在的車載以太網AVB技術在自動駕駛相關傳感器融合處理等場景中的網絡抖動問題，本發明提供了一種車載以太網AVB抖動優化方法，包括以下步驟：建立約束條件，即接納控制；建立時間同步；計算每跳網絡延時；建立延時補償機制模型；計算端到端抖動上下邊界。另外，還提供了一種車載以太網AVB抖動優化系統及存儲介質。上述方法、系統及存儲介質采用以太網，解決了傳統車載總線互通性差的問題；采用AVB協議，滿足車載音視頻傳輸的延時；采用每跳延時補償機制及優先級動態分配等技術，顯著提升AVB協議的抖動特性。

技術領域

本發明涉及信息技術領域，更具體地說，涉及一種車載以太網AVB抖動優化方法、系統及存儲介質。

背景技術

根據中華人民共和國國家標準《汽車駕駛自動化分級》(報批稿)的定義，自動駕駛從0級到5級共分為6個等級。隨著自動駕駛等級的提升，需要部署更多的傳感器，如攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等。傳統車載網絡主要由CAN、LIN、Flexray等總線，其共同缺點是帶寬不足；其次，采用上述接口的攝像頭、激光雷達等數據需經過壓縮處理才能傳輸，容易導致處理精度低等問題；以太網具有通用，大帶寬等特點，逐漸開始用于車載網絡領域，如用于后座娛樂系統相關的音視頻傳輸，并在少數車型中已經批量實用。

AVB(Audio Video Bridge)，即音視頻橋，是一種基于IEEE 802.3以太網的用于高質量音視頻傳輸的數據鏈路層網絡協議，于2005年由IEEE 802.1工作組定義完成。AVB協議包括三部分，分別是IEEE 802.1AS，精確時間同步協議(Precision Time Protocol)；IEEE802.1Qat，流預留協議(Stream Reservation Protocol)；IEEE 802.1Qav，隊列及轉發協議(Queuing and Forwarding Protocol)。其工作機制是首先完成各個設備的時間同步，然后發送端發起帶寬預留請求，接收端返回準備好的Ack，其中網橋根據發送端的需求利用SRP完成帶寬預留，最后按照FQTSS中規定的CBS算法，將流量從發送到傳輸到接收端。根據IEEE802.1AVB標準定義，在7跳之內，AVB可分別提供2ms和10ms兩個延時等級，其中2ms延時可滿足當前大多數與自動駕駛相關的攝像頭、激光雷達等傳感器的端到端延時需求，但上述傳感器通常需要融合處理，網絡的抖動直接影響傳感器融合處理的精度。

在數據幀轉發的過程中，網橋的出口隊列一般采用FIFO(First Input FirstOutput，先入先出)或SP(Strict Priority，嚴格優先級)的方式，上述方式無法保證特定數據幀的轉發順序，且每跳都會造成延時偏差的累積，是導致網絡抖動的主要原因。雖然AVB協議采用基于信用的整形(CBS)來保障端到端延時，但AVB網橋的出口隊列一般采用SP方式，所以無法保障端到端的抖動，因此，AVB尚不適合用于與自動駕駛相關的攝像頭等數據的傳輸。另外，2012年，IEEE 802.1對AVB進行了擴展，成了TSN工作組，其中802.1Qbv規定了基于時間序列的轉發機制，可滿足極低抖動，甚至“0”抖動，但由于其配置復雜，尚未開展實際應用。

中國專利申請，申請號201910273219.1，公開日2020年10月16日，公開了一種減小以太網AVB通信延時的方法，包括：測試以太網AVB網絡傳輸過程中存在的通信延時時間，通信延時時間包括智能域控制器內部決策層調用虛擬接口函數發送單個CAN報文的周期、智能域ECU與外部域ECU的CAN報文發送周期、整車域ECU的CAN報文更新周期和外部域ECU發送給智能域ECU的周期中的至少兩個；減小存在通信延時時間的通信節點的處理周期。該方法的核心是通過降低存在通信延時的節點的內部數據處理周期(即應用層的處理周期)，從而降低整體延時。但是，該方法不能根本地解決AVB通信延時，更無法提升AVB的抖動特性。

發明內容

1.要解決的技術問題