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AVB基础内容介绍 - 知乎
AVB基础内容介绍 - 知乎切换模式写文章登录/注册AVB基础内容介绍积木家智能科技整车电子电气架构设计 1 概述 本视频主要介绍Audio Video Bridging,又称音频视频桥接技术,简称AVB,用于汽车多媒体传输,AVB是基于车载以太网通信,处理音频和视频流比较常用的一种方式。首先,我们来看一个汽车网络架构,从图中可知以太网将用作主干网来连接车外,比如OBD,同时也连接车内不同域,未来将会应用更广泛,这里AVB主要用于抬头显示Head Unit和音视频节点间的通信。 (来自网络) AVB最主要的特性就是确定性延时,必须通过传输时间策略,确保每个音频和视频流在确切的时间到达对端,这一特性对时间敏感通信极其重要,这里音频设备麦克风和抬头显示的播放器之间的音频流传输就是时间敏感通信。对于ISO OSI七层参考模型,想必大家都不陌生了,而AVB所处位置如下图所示。 (来自网络) AVB协议是一个系列的协议,如上图中绿色和橘色框所示。因此在AVB的下层是以太网物理层,图中未体现,其实还应该包括部分以太网MAC层内容,AVB协议上层为音视频传输协议1722,简称AVTP,AVTP协议主要用于封装音视频流,而AVB系统协议为AVTP提供基础架构,确保AVTP流的确定性传输。 AVTP报文格式(来自网络) 上面介绍AVB协议是一系列AVB协议组成,主要协议有:1.AVB系统协议 简称IEEE 802.1BA,定义AVB系统内容。2.流预留协议 简称IEEE802.1Qat,定义AVB网络相关通信路径可以为Talker和Listener这对通信对象预留多少带宽。3.时间同步协议 简称IEEE802.1AS,AS协议为了确保网络中所有AVB节点在同一个时间基准下,当多个Listener播放器需要播放同一个音频时,必须采用时间同步机制来保证大家的时间是同步的。4.交换机流整形协议 简称IEEE802.1Qav,在流量带宽预留成功之后,必须保证从Talker到Listener之间帧的传输不能超出最大延时。 AVB网络系统包括端节点和AVB交换机,终端节点如下图白色框所示,既可以做Talker,也可以是Listener,甚至同时是Talker和Listener角色,这些都没有限制,终端节点本身就是可以为时间敏感数据流的源点和终点,而AVB交换机,如图中所示AVB Bridge,除了提供整车交换机功能外,还提供时间敏感数据转发功能。 2 AVB系列协议详细介绍 接下来,详细介绍AVB四种系列协议:1.系统协议 BA协议定义了一些AVB系统的配置方式以便快速创建AVB网络,可以配置的选项有协议选择,配置参数和流程配置,但因为该协议暂时还不成熟,因此未得到广泛应用。2.流预留协议 为了管理通信路径预留的资源,保证局域网的服务质量QoS,Qat协议最重要的工作由多流属性注册协议,多流属性注册协议是基于多注册协议,多注册协议用于在局域网中传递确定的属性。 该协议允许流端点注册是否需要talk或者listen特定流,如下图所示红色箭头表示talker宣贯消息,此时talker以广播的形式发送,以询问网络中所有端点,当有端点需要侦听时,绿色箭头所示通信路径代表应答者已经做好侦听AVB云的准备,其中AVB云由AVB交换机或者网桥组成,一旦listener希望接收流,必须保证流预留的资源和所希望达到的服务质量参数。 如下图所示,AVB网络由很多AVB节点和网桥组成,当左上角的AVB节点需要提供一个数据流给网络中其他节点,该节点作为talker通过Talker advertise消息来广播有数据要发送,如下图(Talker Advertise),在收到talker advertise后左下角的终端节点需要侦听数据流,该节点作为Listener通过Listener ready消息来单播告诉Talker已经准备好接收数据流,如下图(Listener Ready)。 如果所需带宽可用,AVB系统关于该流通信的整个路径的交换机和终端节点都将会对带宽资源进行锁定。 Talker Advertise Listener Ready3.时间同步协议 AS协议目标是建立通用的时间基准,以确保多个播放器同时播放同一个音频sample,而时间同步协议包含两部分内容,网络中最佳时钟选择和最佳时钟时间信息的分发,而在车辆系统中AVB系统比较简单,节点比较单一并且固定,因此主时钟的选择是静态定义不支持动态选择,那主时钟是如何在网络中分发自己的时钟信息的呢?在AVB系统中基于时间同步信息是从主时钟发送给时钟树的其他设备,已达到共享自己的时钟信息。 AVB系统中有四个设备,如下图所示,左边设备为主时钟Grandmaster,GM直连TimeAwareSystem以便在时间20发送synchronization同步消息,经过link delay = 2之后synchronization消息被系统2接收,之后主时钟GM发送第二个消息给time aware system这个消息叫Follow-up,跟随消息包含三个字段:第一个字段为Synchronization消息的发送时间20;第二个字段为synchronization消息相对于主时钟的延时这里为0;第三个字段为rate ratio用来表示主时钟速率和当前节点时钟速率的比率,当前节点时钟即为主时钟所以该值为1; 经过一段驻留时间5之后同步消息会被发送到系统3,现在的问题是系统2发出同步消息的时间是多少?这个时间需要通过跟随消息来传递以便系统3计算时间,一旦主时钟GM发送完同步消息那就需要在20基础上加链路延时2,还要加上消息在系统2中的驻留时间5,但是链路延时和驻留时间的参考时钟是系统2的,而系统2的时钟比率是1.01,因此将链路延时和驻留时间乘以系统2的速率比率以换算成主时钟时间,最终系统2发送的同步消息时间是27.07,这样在跟踪消息中第一个字段仍为主时钟源时间20,第二个字段为系统2中相对于主时钟时间的延时7.07,第三个字段需要传输系统2的时钟速率比率1.01,以便系统3来计算自己的速率比率。 系统3的处理完全等同于系统2,系统3发送同步消息之后也同样需要发送跟随消息,Follow-up中第一个字段仍为主时钟源时间20,第二个字段为系统3中相对于主时钟时间的延时,第三个字段需要传输系统2的时钟速率。3.流量整形协议 流量整形协议Qav是实施在交换机系统中避免包堆积和保证不超出链路的最大允许传输延时,如图仅为举例说明,图中有2个端口分别是交换机流量的进端口Ingress Port和出端口Egress Port,交换机有2个主要任务,一个是为队列分配帧,另一个是从队列中选择帧来发送。图中,在出端口前面定义了3个队列,分别对应三种类型的数据。正常情况下有三种流量类型:有很强的时间需求的严格时间流量类型A,对应队列2;有较强的时间需求的严格时间流量类型B,对应队列1;无时间需求的尽力而为数据类型,对应队列0; 如何判断输入帧是哪一种流量类型,主要依赖于输入帧中VLAN Tag中3比特表达的优先级,其中优先级和流量类型或者队列有一一对应关系,如果流量类型设置为类型B则表示对该流量进行队列选择是会选择队列1。 之后发送选择会优先选择更高队列的帧转发给出端口,这里只有队列1和队列2没有AVB帧要发送的情况下,采用严格优先级策略发送队列0中非AVB帧。 综上队列的发送选择策略有严格优先级和基于信用流量整形,严格优先级算法用于无AVB流量的队列0,基于信用流量整形算法用于队列1和队列2。基于信用流量整形算法的具体机制如下:开始一个橘色非AVB帧正在发送,如果这个时候队列1有几个AVB帧需要发送,此时它不能打断正在发送的非AVB帧,另外一个重要的点AVB发送的条件是信用credit必须大于0,因此绿色AVB帧的发送必须等到信用大于0。发送完绿色AVB帧后,导致信用下降为负数,虽然还有更多帧等待发送但还是要等待信用大于0,之后红色AVB帧得以被发送。剩余红色,黄色,蓝色AVB帧均遵循以上规则发送,必须严格基于信用。扫码关注我,带你轻松学习车载以太网技能!发布于 2020-10-14 22:28音视频通信video赞同 19添加评论分享喜欢收藏申请
车载以太网 | 测试之实锤-AVB测试实践 - 知乎
车载以太网 | 测试之实锤-AVB测试实践 - 知乎首发于车载以太网切换模式写文章登录/注册车载以太网 | 测试之实锤-AVB测试实践Polelink上海北汇信息已认证账号背景介绍AVB(Audio Video Bridging)音视频桥接,是由IEEE 802.1标准委员会的IEEE AVB任务组制定的一组技术标准,包括精确时钟同步、带宽预留和流量调度等协议规范,用于构建一个低延迟、高可靠的车载以太网网络。2012年11月,AVB任务组变更为“TSN(Time-Sensitive Networking)——时间敏感网络”任务组。TSN在AVB的基础上进一步延伸,从专业音视频领域扩展到工业自动化、移动通讯、汽车等领域。因此掌握AVB协议,可为理解TSN协议打好基础。图1为TSN对AVB的继承和扩展。图1 AVB和TSN协议对比AVB/TSN协议标准AVB包括多个不同的协议,在具体应用时可根据实际情况进行裁剪和选择,取决于功能场景的需求及开发难度(注:实现整个AVB协议族的开发难度很大)。图2 IEEE 802.1协议标准为了便于音视频数据的可互操作性,在AVB核心标准基础上,IEEE定义了1722和1733(时间敏感应用传输协议)用于传输音视频数据,满足Talker和Listener之间实时的、高质量的音视频数据传输要求。为保证AVB节点之间的互操作性,IEEE定义了一个应用层协议1722.1,用于满足1722终端设备之间的发现、枚举、连接管理和控制。图3 IEEE 1722/1733协议标准AVnu车载以太网AVB功能和互操作性规范为将AVB协议应用于车载设备,AVnu联盟发布车载以太网AVB功能性和互操作性基础规范——“AVB汽车配置文件”,定义AVB在汽车信息娱乐系统和前视、后视等辅助摄像系统中的应用场景。AVnu互操作性规范对车载AVB设备以及汽车特定的应用场景做如下约定: 网络和设备启动· 端口自协商应被禁止· 为了获取AVB设备的内部状态,定义三种车载AVB设备状态:Ethernet_Ready、AVB_Sync和AVB_Media_Ready。通过状态报文获取每种状态的信息,其中状态报文必须携带进入该状态的时间戳· 为了约束车辆启动时设备的启动时间,定义车载以太网网络的最大启动时间,以及进入三种状态的最大时间要求gPTP· 预先配置车载网络中GM(Grandmaster)节点,无需使用BMCA(最佳主时钟算法)· GM节点启动后应尽可能快的发送同步报文· 固定的时钟生成树,Bridge节点的master端口不需要测量路径对等延时· 定义Bridge节点对同步报文丢失、不连续、同步恢复等异常情况的处理媒体格式· 减少需要支持的音视频格式,仅定义AVTP音频格式(AAF)、压缩视频格式(H.264、MJPEG)、非压缩视频格式(MPEG2-TS)和时钟参考格式(CRF)相关需求流预留类别· 静态配置所有AVB流预留· 对于汽车特定的应用,除了支持标准的SR A和SR B类流,衍生出两个优化的流类,其发送时间间隔为:1333.33µs(64Sample/Frame,48kHz)和1451.25µs(64Sample/Frame,44.1kHz)异常处理和诊断· 定义需要监控并报告的异常处理:以太网链路状态事件和数据丢失,IEEE 802.1AS异常处理,以及IEEE 1722媒体流异常处理· 定义一些主要的诊断事件计数,包括以太网接口、以太网桥接、AVB协议,以及IEEE 1722传输AVnu车载以太网AVB测试认证为确保AVB设备之间的互操作性,AVnu联盟为汽车行业制定了车载AVB部件级一致性测试计划,用于验证AVB协议标准以及AVnu车载AVB互操作性规范中定义的特殊要求。图4 汽车行业车载AVB部件级一致性测试计划与对应的IEEE标准Automotive gPTP用于验证IEEE 802.1AS-2011标准实现于车载AVB设备的gPTP协议一致性测试,主要包括以下内容:· gPTP参数和配置测试· 基于IEEE 802.1AS标准定义的gPTP协议状态机测试· gPTP-Bridge特定测试三部分Automotive EndStation用于验证IEEE P1722/D16-2015标准实现于车载AVB设备的AVTP协议一致性测试,主要包括以下内容:· AVTP通用需求测试· MPEG-TS和61883-4视频格式测试· AVTP音频格式测试· MJPEG和H.264压缩视频格式测试· 音频时钟参考格式测试· 流预留类测试 Automotive Bridge FQTSS and SR Classes用于验证IEEE 802.1Qav-2009标准实现于车载AVB Bridge的FQTSS协议一致性测试,主要包括以下内容:· 端口数据转发测试· 基于信用的整形算法验证测试· Bridge端口优先级重映射测试车载AVB协议一致性测试实践AVB协议配置测试由于车内采用静态网络拓扑,所有AVB流预留采用静态配置,因此AVnu并未针对汽车AVB设备发布SRP协议一致性测试规范。所以针对OEM/Tier1自定义需求,需对基本的配置和协议参数进行测试验证。我们通过德国Vector公司的VN5640硬件与被测对象相连接,利用CANoe 12.0+Option Ethernet软件对AVB数据进行实时采集和监控。CANoe可解析gPTP和AVTP的报文头格式,以检测被测对象发送的报文是否符合需求定义。· 测试结果分析如图5所示,选中Trace窗口中的Follow_up帧,左侧窗口会显示该报文数据的解析内容:· 目标MAC地址为01:80:C2:00:00:0E,符合802.1AS需求定义· Log Message Interval的值为-3,表示Sync和Follow_Up报文的发送周期为2-3=125ms,符合此次需求定义· Precise Origin Timestamp为Sync报文离开以太网收发器的时间戳,可解析为UTC时间格式显示图5 gPTP报文解析图如图6所示,选中Trace窗口中的AVTP帧,左侧窗口显示该报文数据的解析内容:· 目标MAC地址为91:E0:F0:00:FE:01,符合MAAP需求定义· Stream ID为MAC ID + Unique ID,符合此次需求定义· 该音频数据的信息为:44.1kHz采样率,双声道,16位深度,每帧采样样本为64个样本(AVTP的报文周期为1,451µs)图6 AVTP报文解析图AVnu AVB节点的协议一致性测试在一个gPTP域里,存在End Station和Bridge两种节点类型,同时End Station又分为GM节点和非GM节点。我们采用思博伦的车载AVB一致性测试套件进行测试验证,确保测试活动完全符合AVnu测试计划的要求。以某非GM节点的gPTP协议一致性测试举例说明。· 测试环境End Station节点的测试环境如图7所示。图7 AVB部件级测试环境示意图· 测试结果分析部分测试用例的测试报告如图8所示。图8 End Station(非GM节点)测试报告对非GM节点进行测试时,需要Tester仿真GM节点发送同步报文,同时还需正确应答非GM节点发送的请求报文。从图8中可以看到此次测试执行中有25条失败条目,其中一半是在测试被测节点的PdelayReq状态机时失败,测试失败项包括wrong sequence ID in Pdelay Response、Lost and late Pdelay Response以及Invalid Pdelay Response等。通过数据分析及确认发现,由于此被测节点的异常处理记录功能存在未实现和实现有误的情况,因此导致对应的测试项失败。 AVnu AVB节点级性能测试和系统级测试如图9所示,车内不同应用场景对延时有不同的要求。所以除上述的配置测试和一致性测试,还需对AVB节点进行性能测试,包括节点的时间稳定性等。图9 不同应用场景对时延的要求对于系统级测试,时间和同步特性同样是测试的重点,包括系统的启动时间、时间同步、时间抖动和延迟等测试场景,这对测试通信硬件接口设备的性能指标(例如被测设备接入后所产生的额外时延等)提出非常高的要求。我们采用德国TSN Systems公司的TSN Tools软件和TSN Box硬件,实现AVB数据的采集以及时延分析等功能。系统级测试连接示意图如图10所示。点击下图10可了解如何通过TSN Systems系统平台构建IEEE1733协议的演示和验证系统。图10 AVB系统级测试接线示意图小结当前AVB在汽车行业尚未广泛应用,一方面是从技术必要性的角度考虑,更大的障碍是开发难度的问题。随着基于域控(Domain)/区控(Zone)的网络架构和更高等级自动驾驶对通信的实时性、鲁棒性和安全性提出的更高需求,AVB的升级版TSN将逐渐成为趋势。笔者通过多份技术文档的相互佐证,深信某Global OEM基于新一代E/E架构开发的车型(近期已上市),应用了AVB/TSN部分标准(比如gPTP等),对于AVB/TSN的应用和测试也是为未来进行技术和经验储备。本文所使用的方案和工具链同步支持AVB/TSN部件、系统和实车级的测试需求,与君共勉,期待进一步交流和合作。作者:北汇信息-黎扬文章直通车:车载以太网相关文章一键Get!以太网开发与测试(3)——基于VN5000系列设备的媒体转换&端口镜像模式讲解 - 知乎 (zhihu.com)以太网开发与测试(2)——直连模式讲解(基于VN5000系列设备) - 知乎 (zhihu.com)以太网开发与测试(1)——基于VN5000系列设备的TAP/Bypass模式讲解 - 知乎 (zhihu.com)对垒以太网10BASE-T1S,CAN XL能后来居上么? - 知乎 (zhihu.com)【车载以太网案例】全新100/1000BASE-T1 IOP测试解决方案 - 知乎 (zhihu.com)当DoIP遇上TLS - 知乎 (zhihu.com)车载以太网测试之实锤-基于电阻噪声和高斯噪声的SQI测试对比 - 知乎 (zhihu.com)有手就行!车载以太网线束TC2TC9测试结果尽在掌握 - 知乎 (zhihu.com)车载以太网 | 聊聊车载以太网测试:(3)以太网如何测 - 知乎 (zhihu.com)喜欢此篇文章欢迎赞同、评论、收藏、分享支持小编~更多相关资讯及业务介绍,欢迎访问上海北汇信息官方网站:上海北汇信息科技有限公司其它平台官方账号:CSDN: 北汇信息的博客_上海北汇信息科技有限公司_CSDN博客-车载以太网,TPT,V2X领域博主更多技术干货,行业前沿动态,请关注上海北汇信息官方公众号:北汇微信公众号商务合作资讯联系方式:电话:021-34716271邮箱:info@polelink.com北汇信息成立于2010年,是一家技术驱动的创新型服务企业。北汇信息始终专注于汽车电子领域的新技术和新产品,为整车厂和零部件企业提供完整的研发、测试解决方案。从测试工具、专用测试设备、完整测试方案到实车测试服务,我们与我们的客户一起努力,让中国的汽车变得越来越安全、越来越舒适、越来越智能。编辑于 2022-07-29 14:54通信协议IEEE以太网(Ethernet)赞同 24 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录车载以太网关于车载以太网的干货技
现在智能车上图像和雷达数据都是用以太网AVB协议来传输的吗?如果不是,为什么呢?有哪些技术门槛呢? - 知乎
现在智能车上图像和雷达数据都是用以太网AVB协议来传输的吗?如果不是,为什么呢?有哪些技术门槛呢? - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册雷达自动驾驶以太网(Ethernet)现在智能车上图像和雷达数据都是用以太网AVB协议来传输的吗?如果不是,为什么呢?有哪些技术门槛呢?车载以太网显示全部 关注者53被浏览42,548关注问题写回答邀请回答好问题 4添加评论分享6 个回答默认排序彼方说WindyWing自动驾驶话题下的优秀答主 关注谢邀。 这次圆桌过于硬核了,终于有个我可以回答的问题了。 车载网络传输数据和信号,需要因地制宜,根据实际需求来规划网络架构。就好比手机4G网络流畅时候看视频很方便,但是人非常多的时候(比如地铁上)得要5G网络的高带宽才能顺畅的上网看视频;而对于打电话这个用途来说,2G信号覆盖范围广,往往比更高级的运营商网络要好得多。 汽车上信号的传输,根据信号本身的特质,从可靠性,数据编码方式,时延,带宽等需求的不同,分配给不同的网络,常见的网络有CAN, LIN, Ethernet。 题目所说的AVB协议是说以太网音视频桥接技术(Ethernet Audio/VideoBridging),在传统以太网络的基础上,通过保障带宽(Bandwidth),限制延迟(Latency)和精确时钟同步(Time synchronization),以支持各种基于音频、视频的网络多媒体应用。在2012年,IEEE802.1 AVB更名为TSN(Time Sensitive Network),顾名思义,TSN会更加强调网络的实时性功能。在汽车领域里面,常用TSN中IEEE802.1AS协议来让不同控制器之间进行时间同步。需要注意的是TSN属于7层网络模型里面的数据链路层。 TSN协议层次而具体的车载数据传输则基本用不到AVB/TSN协议。题目里面的雷达没有说明是常见的毫米波Radar还是高端的激光雷达Lidar,分类来说一下吧。 偏传统的智能驾驶汽车 这里单指初级L2及以下功能的智能驾驶汽车,控制器以MCU为主。摄像头和毫米波雷达信号的传输主要用CAN网络。 这里有个点要理解,摄像头的信息并不只有图像和视频信息,对于辅助驾驶应用如ACC, LKA等功能,系统需要的是根据摄像头视频信号中提取的车道线和目标信息来进行相关的决策和执行。比如一条车道线就可以表示为 y = a3x^3+a2x^2+a1x+a0的三次多项式形式,4个多项式系数,再加上x_start和x_end,用6个参数就可以表示一条车道线,而这6个参数是非常容易编码放在CAN网络配置中的,所以CAN网络传输摄像头输出的信号非常普遍。而这些信号是摄像头的视频数据,经过处理之后得到的,完成这一点需要有摄像头,视觉处理算法,和跑这个算法的芯片。将摄像头,算法和芯片集成在一起的摄像头硬件,又被称为Smart Camera。 有智驾域控制器(ADC)的车辆 随着汽车技术的发展,以Tesla为代表的新的自动驾驶方案出现了。主要特征是使用了高算力的域控制器(Autonomous Domain Controller),可以支持更多传感器数据和自动驾驶算法。对此摄像头数据的处理方式也发生了变化。 首先是不再使用SmartCamera的方式了,摄像头只是一套模组,来提供传感的数据,这些数据的处理和解析在在域控制器中进行。 蔚来ET7的摄像头模组摄像头模组的数据,仍然不是通过AVB/TSN网络进行传输的,而是通过LVDS接口,从摄像头模组传到域控制器。整个的链路是这样的:摄像头模组里的Sensor感光获得RAW data -> 模组中ISP对RAW data进行处理 -> 模组中串行器将数据加串 -> LVDS接口把数据从模组传到域控制器(ADC)-> ADC中解串器对数据解串 -> 数据在ADC中进行处理。 为什么要用加串解串这个过程通过LVDS进行传输呢?因为sensor 和ISP 输出的原始信号如果不加串,需要8根线传输,很难传输很远,加串之后,一根线即可传输,而且能实现远距离传输。这样就方便摄像头在车上的布局了。 对于Lidar的数据,由于Lidar基本上都要配合ADC来进行使用,而Lidar的数据量又非常丰富,点云中每个点的空间距离分布信息,信号强度等信息,数据量非常大,是需要使用以太网来进行传输。不过Lidar传输通常使用传输层的TCP/UDP协议,甚至应用层的SOME/IP来使用,并不是直接使用链路层的TSN来进行传输的。 那么Lidar就不会用到TSN吗?还是需要的,因为Lidar信号的使用对准确时间的依赖度非常高,在实际使用的时候,需要用到TSN的gPTP(IEEE802.1AS)来将Lidar和关联的控制器进行精准的时间同步。同理,其他的控制器也需要这样的时间同步。 ------------------ 我是 @彼方说WindyWing,一个做过自动驾驶系统的自动驾驶工程师,热爱生活,兴趣广泛。欢迎关注我,带你了解更多有关自动驾驶,新能源汽车的事情。最近我在整理自动驾驶系统设计的心得,写在我的专栏里面,欢迎大家关注 彼方说WindyWing:自动驾驶系统入门(1)GNSS与高精度定位 - 1彼方说WindyWing:自动驾驶系统入门(1)GNSS与高精度定位 - 2彼方说WindyWing:自动驾驶系统入门(1)GNSS与高精度定位 - 3彼方说WindyWing:自动驾驶系统入门(2)IMU与惯导定位 - 1编辑于 2021-12-07 01:33赞同 708 条评论分享收藏喜欢收起Wi-Fi研习者Wi-Fi话题下的优秀答主 关注其实可以参考下ST的《Automotive Solutions for ADAS》这一份白皮书。现状在这一份白皮书中,分类讨论了图像数据传输和雷达数据传输架构的。这一份白皮书里面主要分类三类,即雷达,后视摄像头以及驾驶员监控系统。雷达传输部分此时我们可以看到,数据是通过雷达产生的,并且通过CAN总线进行传输。后视摄像头部分此图中,摄像头数据是通过Image sensor产生,并且通过Ethernet进行传输。驾驶员监控系统另外还有一个驾驶员监控系统,这里的传输就依靠了LVDS,CSI-2以及I2C了。将来至于将来的话,目前个人理解有两种可能。1)还是多控制域的模式。比如现在的图像和雷达数据就对应到不同的控制域上。在传统的域与域之间的交换转发中,所有节点是要依靠一个支持多协议的Gateway的。这样会到造成Gateway即充当交换中心的角色,也充当了协议转换的角色,所以工作负载会比较大。Ref:Cadence的《Build Silicon IP and Sub-Systems for Automotive infotainment and ADAS Application》那么经过演进,并针对Gateway的角色进行解耦合后。转发的功能和协议转换的功能进行了分离。这样带来的直接好处就是转发性能的提升,并且保持主体骨干网的同构性,可以提供更好的转发性能。2)尽量依靠车载以太网,并采用冲突域划分的方式,实现多控制域。Ref:https://www.forbes.com/sites/samabuelsamid/2020/07/21/bosch-consolidates-all-automotive-software-and-electronics-into-new-division/?sh=157989231320这样做的一个直接好处可以理解成简化网络架构,优化空间和增强安全性。至于最后所述的技术门槛,主体核心应该还是优先级,延迟以及稳定性这些。整体要求还是比较高的,目前车载Ethernet也在继续演进的过程中。编辑于 2021-12-14 22:25赞同 15添加评论分享收藏喜欢
TSN 1. Ethernet AVB/TSN 综述-CSDN博客
>TSN 1. Ethernet AVB/TSN 综述-CSDN博客
TSN 1. Ethernet AVB/TSN 综述
最新推荐文章于 2023-06-04 10:36:57 发布
StevenYang2008
最新推荐文章于 2023-06-04 10:36:57 发布
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以太网音视频桥接技术(Ethernet AVB)通过在传统以太网的基础上新增一系列协议标准,能提供高质量的音视频传输服务,以支持各种多媒体应用的通信需求。Ethernet AVB 主要用于音视频信息和控制类信息的数据传输,根据不同类型消息的实时性与可靠性要求,最多可划分八种预留流量类(Stream Reservation Class),也可利用尽最大努力类消息进行数据传输。2012 年 11 月,IEEE 将音视频桥接网络改名为时间敏感网络(TSN,Time-Sensitive Networking),由于 AVB 缩写词语已在车载网络领域广泛应用,因此本文仍然使用 AVB 表示该网络。Ethernet AVB新增了一系列标准协议,其中包括: (1)IEEE 802.1AS:精准时钟定时以及同步协议(gPTP); (2)IEEE 802.1Qat:流预留协议(SRP); (3)IEEE 802.1Qav:时间敏感流的排队和转发协议(FQTSS); (4)IEEE 802.1BA:音视频桥接系统,用于定义网络配置文件。 Ethernet AVB 网络包含各种终端节点(如摄像头、ECU 等)和交换机节点,各个子系统可通过交换机桥接在一起,从而组成完整的通信网络。为了能够同时传输音视频数据流和传统以太网控制数据,网络中各个节点都必须支持融合了高层通信解决方案的 AVB 协议簇,其协议控制框架如图2.2所示: NOTE: 接下来的一系列文章是摘录自硕士论文《智能汽车Ethernet+AVB网络参数优化配置研究》作者是黄斌,由于文章是笔记类型的但是目前编辑的时候没有这个类型,暂时设置为原创,如有侵权,请及时联系。
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TSN 1. Ethernet AVB/TSN 综述
以太网音视频桥接技术(Ethernet AVB)通过在传统以太网的基础上新增一系列协议标准,能提供高质量的音视频传输服务,以支持各种多媒体应用的通信需求。Ethernet AVB 主要用于音视频信息和控制类信息的数据传输,根据不同类型消息的实时性与可靠性要求,最多可划分八种预留流量类(Stream Reservation Class),也可利用尽最大努力类消息进行数据传输。2012 年 11 月,IEEE 将音视频桥接网络改名为时间敏感网络(TSN,Time-Sensitive Networking),由于
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专栏目录
IEEE Std 802.1Qat-2010
07-20
IEEE Std 802.1Qat-2010 IEEE Standard for Local and metropolitan area networks—Virtual Bridged Local Area Networks Amendment 14 Stream Reservation Protocol (SRP)
TSN 802.1Qbv-2015
02-20
TSN 802.1Qbv-2015
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TSN(Time Sensitive Network)- 802.1 qbv
03-15
TSN(Time Sensitive Network)
流控部分保证
Ethernet AVB
05-06
What is AVB?
Why is it need?
Where will it be used?
How does it work?
AVB-TSN-GPTP.pptx
04-17
AVB-TSN-GPTP.pptx
【车载以太网】【AVB/TSN】概述
专注汽车软件开发、AutoSAR、车载以太网、SOA、EE架构。
02-05
6622
一、音视频传输面临的主要问题
二、如何解决这些问题
1. 网络传输问题
2. 媒体时钟同步问题
三、AVB体系
1.协议框架
2. 网络拓扑
3. 典型应用场景
a. 车载娱乐系统
b. 大型演唱会现场
四、参考资料
本文是AVB系列文章的第一篇,简单介绍车载以太网中的AVB技术。
一、音视频传输面临的主要问题
大家想一下,在观看网络视频的时候,经常遇到的问题是什么?
卡顿
花屏
(实时直播)延时大
音视频不同步
假设音视频源正常的,造成以上问
TSN 2.车载 Ethernet AVB 通信协议
StevenYang2008的博客
09-27
2751
1 物理层 BroadR-Reach 技术
美国博通(Broadcom)半导体公司的 BroadR-Reach 专利技术使得车载 Ethernet物理层研究取得突破性进展,该技术可通过一对非屏蔽双绞线实现 100 Mb/s 的传输速度,而且辐射的电磁噪声小,可以满足汽车环境内严格的 EMI 和 EMC 要求,因而在汽车行业引起了广泛关注。博通还联合宝马公司成立了该项技术的推广兴趣团体——OPEN 联盟(One Pair Ether Net Alliance),该联盟旨在加快 Ethernet 在车载网络领域
什么是avb协议?AVB优势在哪里?
ic2121的博客
06-04
2012
在AVB协议中,由于发送端和接收端不再使用IP地址的命名方法,而是使用标识ID来区别不同的设备,但是其作用和在数据包中的位置是与TCP/IP协议集类似的)。以太网音视频桥接技术(Ethernet Audio/VideoBridging,又称“EthernetAVB”,以下简称AVB)是一项新的IEEE802标准,其在传统以太网络的基础上,通过保障带宽(Bandwidth),限制延迟(Latency)和精确时钟同步(TIme synchronizaTIon),以支持各种基于音频、视频的网络多媒体应用。
TSN 3. Ethernet AVB 协议栈分析
StevenYang2008的博客
09-27
4434
1. IEEE 802.1AS 精准时钟同步协议
IEEE 802.1AS 是一种用于网桥网络的精准时钟同步协议标准,它在 IEEE 1588 精准时间同步协议的基础上进行修改,得到广义的精准时间同步协议(gPTP, generalized Precision Time Protocol)。通过最佳主时钟算法(BMCA,Best Master Clock Algorithm)来选择网络中唯一的主时钟(Grandmaster)节点,并以它作为时 钟同步生成树的根节点。其他节点拥有一个或多个主端口(Master
车载以太网 测试之实锤-AVB测试实践:AVB/TSN协议标准 | AVnu车载以太网AVB功能和互操作性规范 | AVnu车载以太网AVB测试认证 | 车载AVB协议一致性测试实践
Polelink北汇信息的博客
02-02
2856
背景介绍
AVB(Audio Video Bridging)音视频桥接,是由IEEE 802.1标准委员会的IEEE AVB任务组制定的一组技术标准,包括精确时钟同步、带宽预留和流量调度等协议规范,用于构建一个低延迟、高可靠的车载以太网网络。
2012年11月,AVB任务组变更为“TSN(Time-Sensitive Networking)——时间敏感网络”任务组。TSN在AVB的基础上进一步延伸,从专业音视频领域扩展到工业自动化、移动通讯、汽车等领域。因此掌握AVB协议,可为理解TSN协议打好基础。图1为
TSN 802.1AS时钟同步标准2020
03-01
时间同步为TSN时间敏感网络的基础。,在TSN协议中,IEEE 802.1 AS (gPTP)可以实现亚微 秒级的时间同步
为什么要应用以太网到汽车上
12-29
简单介绍为什么要把车载以太网(Automotive Ethernet)应用到汽车上的PPT;
iproute 设置vlan命令
StevenYang2008的博客
09-24
2047
1.增加vlan
[root]# ip link add link eth0 name eth0.1 type vlan id 1
[root]# ip link add link eth0 name eth0.2 type vlan id 2
[root]# ip addr add 192.168.1.1/24 dev eth0.1 brd +
[root]# ip addr add 192.168.2.1/24 dev eth0.2 brd +
[root]# ip link set eth0.1 up
Java核心算法+插入排序+冒泡排序+选择排序+快速排序
03-13
1直接插入排序
* 基本思想:在要排序的一组数中,假设前面(n-1)[n>=2] 个数已经是排好顺序的,现在要把第n个数插到前面的有序数中,使得这n个数也是排好顺序的。如此反复循环,直到全部排好顺序
2冒泡排序
* 基本思想:在要排序的一组数中,对当前还未排好序的范围内的全部数,
自上而下对相邻的两个数依次进行比较和调整,让较大的数往下沉,较小的往上冒。
即:每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要求相反时,就将它们互换。
3简单选择排序
* 基本思想:在要排序的一组数中,选出最小的一个数与第一个位置的数交换;
然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换,
如此循环到倒数第二个数和最后一个数比较为止。
4快速排序
* 基本思想:选择一个基准元素,通常选择第一个元素或者最后一个元素,通过一趟扫描,将待排序列分成两部分,一部分比基准元素小,一部分大于等于基准元素,此时基准元素在其排好序后的正确位置,然后再用同样的方法递归地排序划分的两部分。
Redis常见面试题和答案(最新版).pdf
03-13
redis面试题 最新常见面试题和答案
STM32单片机FPGA毕设电路原理论文报告基于dsp及mcu的谷物含水率准动态检测技术探讨
最新发布
03-13
STM32单片机FPGA毕设电路原理论文报告基于dsp及mcu的谷物含水率准动态检测技术探讨本资源系百度网盘分享地址
网络工程师学习-模拟器(设备配置,拓扑搭建)
03-13
EVE-NG是一款功能强大的网络虚拟化平台,它能够帮助网络工程师和学习者创建、管理和测试复杂的网络拓扑。EVE-NG的全称是Emulated Virtual Environment - Next Generation,它是基于开源项目Unetlab的改进版本。
EVE-NG提供了一个基于Web的用户界面,使用户可以轻松地创建和配置虚拟网络设备,如路由器、交换机、防火墙等,以及运行虚拟机和容器。用户可以模拟各种网络环境,包括LAN、WAN、数据中心和云环境,从而进行网络架构设计、故障排除和性能优化等工作。
这个平台的最大优点之一是其支持多种网络设备的虚拟化,包括Cisco、Juniper、Huawei等品牌的设备,用户可以使用真实的网络设备镜像来模拟现实环境,进行真实场景下的测试和实验。此外,EVE-NG还支持Docker容器,使用户能够轻松地集成第三方应用程序和工具。
对于网络工程师和学习者而言,EVE-NG是一个非常有用的工具。它可以帮助他们进行各种网络配置、调试和优化工作,同时还能够提供一个安全的实验环境,使他们能够在不影响实际网络的情况下进行实验和学习。
介绍一下TSN的AVB协议
05-09
TSN(Time-Sensitive Networking)是基于以太网技术的一种实时通信协议,用于支持对实时、高带宽和低延迟应用的需求。AVB(Audio Video Bridging)是TSN协议的一种扩展,用于支持音视频流传输,其中AVB协议中的AVB/TSN时钟同步和流量调度是基础。
AVB协议是基于IEEE 802.1标准的扩展,其中包括了AVB时钟同步协议(802.1AS)、AVB流量调度协议(802.1Qav)和AVB流量shaping协议(802.1Qat)等几个部分。AVB协议通过统一的时钟同步方法,确保多个网络节点的时钟同步,从而实现对实时音视频流的同步传输。同时,AVB协议还通过流量调度和流量shaping,保证了音视频流的带宽和延迟要求。
AVB协议中的时钟同步是通过IEEE 802.1AS协议实现的,该协议基于PTP(Precision Time Protocol)协议,通过在网络中传递同步信息,实现了网络节点的时钟同步。AVB协议中的流量调度和流量shaping是通过IEEE 802.1Qav和802.1Qat协议实现的,通过对网络中的流量进行调度和shaping,保证了音视频流的实时传输。
总之,AVB协议是TSN协议的一种扩展,用于支持音视频流的实时传输。其中,AVB/TSN时钟同步和流量调度是实现实时传输的基础。
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TSN 3. Ethernet AVB 协议栈分析_ieee1722-CSDN博客
>TSN 3. Ethernet AVB 协议栈分析_ieee1722-CSDN博客
TSN 3. Ethernet AVB 协议栈分析
最新推荐文章于 2021-07-08 12:31:20 发布
StevenYang2008
最新推荐文章于 2021-07-08 12:31:20 发布
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Ethernet
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1. IEEE 802.1AS 精准时钟同步协议
IEEE 802.1AS 是一种用于网桥网络的精准时钟同步协议标准,它在 IEEE 1588 精准时间同步协议的基础上进行修改,得到广义的精准时间同步协议(gPTP, generalized Precision Time Protocol)。通过最佳主时钟算法(BMCA,Best Master Clock Algorithm)来选择网络中唯一的主时钟(Grandmaster)节点,并以它作为时 钟同步生成树的根节点。其他节点拥有一个或多个主端口(Master Port)用于发送 时钟同步信息,同时具有一个从端口(Slave Port)用于接收时钟同步信息。 BMCA 的基本流程如下所示:
(1)将网络中各节点的时钟源进行统计汇集,该信息是由节点通过标准以太 网通知报文
的形式发布;
(2)从汇集的节点时钟源中选取最优的主时钟;
(3)根据主时钟的选择结果来决定 gPTP 端口的同步工作状态,包括 Master、 Slave、
Passive 和 Disable4 种状态,以主时钟为根节点的生成树如图 2.7 所示。
IEEE 802.1AS 通过以下两个机制:传输时钟同步信息机制和传播延迟测量机制,可确保两个通信节点间的同步误差在 1 ms 内。其中传输时钟同步信息机制利 用节点主端口连续周期性地发送实时的时钟同步消息(Sync Message),而其他节 点的从端口则接收该消息,传输过程如图 2.8 所示:
节点 i -1 以固定的时钟周期将同步消息发送至节点 i ,后者在收到该消息时会记录一个时间戳tRi,此后的 tSi时刻,节点 i 以同样的周期发送同步消息至下一个节 点 i +1 ,如此循环下去,直到所有的网络节点都接收到同步消息。在同步消息中主 要包含了三个信息: 1)精准的起源时间戳 O (Precise Origin Timestamp),是指由 主时钟节点发送同步消息的起始时间戳; 2)速率比 ri (Rate Ratio),是指主时钟 节点与本地节点时钟的频率之比,其计算式如(2.1)所示,式中 r(i-1) 是节点 i -1 发送 的同步消息中的速率比,nri是相邻速率比(Neighbor Rate Ratio),表示节点 i -1 与 节点 i 时钟的频率之比; 3)校正场 Ci (Correction Field),表示同步消息从主时钟 节点到达节点 i 的时间,其中包括线路传播时间和停留时间,其计算式如(2.2)所示, 式中 Ci-1 是节点 i -1 发送的同步消息中的校正场,Di-1 是从节点 i 的从端口测量的线 路传播延时。
节点在接收到同步消息后,可通过式(2.3)计算本地时钟与主时钟之间的差异, 从而实现网络中精准的时钟同步功能,式中表明了节点 i 的时刻 tR i在经过计算后, 转换为主时钟时刻 GM(tR i) 。
(1) t= t1时刻,节点 i 发送延时请求消息 Pdelay_Req,同时记录此时间点; (2) t= t2 时刻,节点 i -1 接收消息 Pdelay_Req; (3) t= t3 时刻,节点 i -1 发送包含 t2 和 t3 的延时响应消息 Pdelay_Resp; (4) t=t4 时刻,节点 i 接收消息 Pdelay_Resp,同时记录此时间点。 经过上述消息交互过程可得到四个时间戳,由此可得到节点 i 的主端口线路传 播延时 Di 的计算式如(2.4)所示,式中消息发送与接收的时间间隔 t3-t2 放大了 nri 倍,目的是转换为节点 i 的本地时间以获得更精准的时钟同步计算结果。
2 IEEE 802.1Qat 流预留协议
在 IEEE 802.1Qat 中主要阐述了流预留协议(Stream Reservation Protocol),它 在 IEEE 802.1Q 协议的基础上进行了修改,主要包括三个部分:多 MAC 注册协议 (MMRP,Multiple MAC Registration Protocol)、多 VLAN 注册协议(MVRP, Multiple VLAN Registration Protocol)以及多流注册协议(MSRP,Multiple Stream Registration Protocol)。该协议通过传输音视频数据流的管理机制,可将 Ethernet AVB 网络分为三个部分:数据流服务提供者(Talker)、数据流服务接收者(Listener) 和交换机(Switch)。音视频数据传输过程如图 2.10 所示:
流预留协议为确保音视频数据流端到端的服务质量,需要对传输链路的带宽 进行配置,而配置过程主要包括:注册(Registration)和预留(Reservation)。Talker 节点通过 MMRP 将需要发送的音视频数据流属性信息以及接收端 Listener 地址信 息在网络中进行注册。而且 MMRP 提供一种机制,即允许动态地注册(或注销) 组成员(Group Membership)或独立的 MAC 地址信息,并只在支持扩展过滤服务 (Extended Filtering Services)的网桥中传播该信息,使转发数据流仅发生在已接 收此类成员注册的端口上。MVRP 用于声明当前虚拟局域网内的组成员,使不具 备该局域网 ID 的节点无法传播与之相关的数据流。网桥通过 MSRP 对传输路径带 宽资源进行预留,以保障 Talker 到 Listener 的数据流传输服务,同时还可构建通信 网络域边界(Domain Boundaries),使得拥有相同的 SR 类优先级设备间进行数据 交互。流预留协议中规定了音视频数据流的最大预留带宽为整个网络带宽的 75%, 而其余 25%的带宽用于传输普通以太网数据,网络带宽配置过程如图 2.11 所示:
Ethernet AVB 网络周期性地更新和收集局域网中所有设备的属性声明信息, Talker 和 Listener 节点可根据 MMRP 随时注册或注销服务,相应的网络拓扑结构 随之发生变化,但是不会影响网络的整体功能,这正体现了 Ethernet AVB 网络的 强拓展性。音视频数据采用 SR 类消息进行传输,标准中规定最多 8 个(优先级 0-7 逐渐递增)类别,本文仅采用 A 类和 B 类,优先级分别为 3 和 2。流预留协议 规定了最大 7 跳(Hops)的局域网内,A 类消息发送周期为 125 ms ,最大延时不 超过 2ms;B 类消息发送周期为 250 ms ,最大延时不超过 50ms。传输音视频数据 流所需的带宽( StreamID )计算式如(2.5)所示:
式中 MFS 表示最大数据帧有效负载长度, OH 表示帧头,大小为 42 字节,MIF 表示在一定的测量时间间隔 InT 内发送的最大帧数。
3 IEEE 802.1Qav 队列及转发协议
IEEE 802.1Qav 中阐述了队列及转发协议(Queuing and Forwarding Protocol), 它主要用于传输网络中时间敏感(Time-Sensitive)的音视频数据流,能够确保传 输延时控制在一定的范围之内,以提供高实时性的数据传输服务。该协议采用令 牌整形算法(CBSA,Credit-Based Shaper Algorithm)对网络的音视频数据流进行 调度,该算法是基于交换机实现的,并可依据消息的实时性要求划分相应的优先 级,从而实现各类消息在交换机中的有序传输。 在 Ethernet AVB 网络交换机中,SR 类和普通以太网(BE)类消息的外部队列 采用严格优先级排队(SPQ,Strict Priority Queuing)的调度方式,使得音视频数 据流优先传输,而在同类消息内部队列则按先进先出(FIFO,First In First Out)的 调度方式,即同类消息具有相等的优先级,协议中的调度机制如图 2.12 所示。
令牌整形算法有如下规定:A 和 B 类消息只有在其对应的令牌 >=0 时,才允许 传输;当有同类消息正在等待传输或没有消息等待传输,但令牌为负数时,令牌 线性增加,其斜率值为参数空闲斜率(idleSlope),分别以 A+ 和 B+ 表示;如果令 牌为正数且没有消息等待传输,则立即重置为 0;当消息传输时,相应的令牌线性 减少,其斜率值为参数发送斜率(sendSlope),分别以 A- 和 B- 表示。以图 2.13 所 示的实例对 CBSA 进行说明,在 t =0 时刻,消息 m2 开始传输,B 类令牌减少;在 t =t1 时刻,消息 m1 在 A 类队列中等待传输,因此其令牌开始增加;在 t =t3时刻, 消息 m2 传输结束,此时 A 类令牌为正数,因此 m1 开始传输;在 t= t2 时刻,B 类消 息 m3 正在等待传输,所以其令牌增加;在 t =t 4时刻, m1 传输结束, m3 开始传输, 因此 B 类令牌减少;在 t=t5 时刻,没有 A 类消息等待传输,因此令牌立即重置 0。
4 IEEE 1722 音视频传输协议
在 IEEE 1722 中描述了 Ethernet AVB 使用的音视频传输协议(AVBTP,AVB Transport Protocol),它定义了实时传输音视频数据流的二层数据包格式,同时给出 了开启、关闭和控制传输音视频数据流的相关机制,而且能够在物理层分隔的音 视频解码器之间建立一条虚拟链路以提供低延时的数据传输服务。AVBTP 在数据 链路层采用与 IEEE 1394 协议相同的流媒体数据传输技术,该技术能使传输延时控 制在微秒级别,同时采用国际标准 IEC 61883 格式对数据封装进行规范,即 IEEE 1722 数据帧的有效负载段采用 IEC61883 的帧格式,其中包括 IEC 61883 帧头(IEC Head)和音视频包(Audio Video Packet),如图 2.14 所示。
利用 AVBTP 传输音视频数据流的过程如图 2.15 所示,首先 Talker 节点将采 集的原始数据进行压缩后按照 AVBTP 帧格式进行封装,其过程包含:填充由 SRP 保存的流 ID、记录由 gPTP 产生的时间戳和传输的数据类型等相关信息。然后通 过 Ethernet AVB 数据帧在物理层组播,经过交换机转发后,传输至已注册此音视 频数据流的 Listener 节点,最后在完成解包和解码工作后输出至相关设备中显示。 Ethernet AVB 网络还可采用 IEEE 1733 实时传输协议(RTP,Real-time Transport Protocol)传输音视频数据流,它是一种目前广泛应用的实时流媒体传输协议,与 IEEE 1722 不同的是,RTP 是一种基于三层 UDP/IP 网络的协议。为了使 RTP 满足 网络通信需求,IEEE 对其进行了扩展,通过加入帧封装格式,建立、控制以及关 闭数据流等,在 Ethernet AVB 网络内提供时间同步、保障延时和预留带宽的质量 服务,以支持音视频数据流的实时性。
NOTE: 文章是摘录自硕士论文《智能汽车Ethernet+AVB网络参数优化配置研究》作者是黄斌,由于文章是笔记类型的但是目前编辑的时候没有这个类型,暂时设置为原创,如有侵权,请及时联系。
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TSN 3. Ethernet AVB 协议栈分析
1. IEEE 802.1AS 精准时钟同步协议IEEE 802.1AS 是一种用于网桥网络的精准时钟同步协议标准,它在 IEEE 1588 精准时间同步协议的基础上进行修改,得到广义的精准时间同步协议(gPTP, generalized Precision Time Protocol)。通过最佳主时钟算法(BMCA,Best Master Clock Algorithm)来选择网络中唯一的主时钟(Grandmaster)节点,并以它作为时 钟同步生成树的根节点。其他节点拥有一个或多个主端口(Master
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专栏目录
IEEE Std 802.1QAT
12-07
IEEE Stream Reservation Protocol (SRP) protocol, this standard amends IEEE Std 802.1Q™-2005, providing protocols, procedures, and managed objects, usable by existing higher layer mechanisms, that allow network resources to be reserved for specific traffic streams traversing a bridged local area network.
TSN(Time-Sensitive Networking)时间敏感网络 协议导读:时间同步 | 延时 | 802.1Qav | 802.1Qch | 802.1Qbv | 802.1Qbu
Polelink北汇信息的博客
01-07
5752
前言
上一个主题我们介绍了TSN的发展历史和协议族现状,它为建立统一的确定性网络传输基础设施提供了有力保障。
TSN是一套协议标准,以保证确定性信息在标准以太网的不同场景下的顺利传输。TSN协议族本身具有很高的灵活性,用户可以根据应用的具体需求来选择相应的协议组合。
TSN协议族包含了定时与同步、延时、可靠性、资源管理这四个类别的子协议,我们借用下图来简要叙述TSN各个子协议的作用和功能。
时间同步
此部分仅包含一份协议,即IEEE STD 802.1AS(最新版本已于2020年6月发布),此协议包含
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TSN 802.1Qbv-2015
最新发布
02-20
TSN 802.1Qbv-2015
IEEE 1722-2011.pdf
09-13
Increasingly, entertainment media are digitally transported. Streaming audio/video and interactive
applications over bridged local area networks (LANs) need to have comparable real-time performance with legacy analog distribution. There is significant end-user and vendor interest in defining a
Ethernet AVB
05-06
What is AVB?
Why is it need?
Where will it be used?
How does it work?
IEEE1722-2016.pdf
03-06
IEEE 1722-2016,介绍AVTP传输层协议
【车载以太网】【AVB/TSN】IEEE1722 AVTP 音视频传输协议
专注汽车软件开发、AutoSAR、车载以太网、SOA、EE架构。
03-17
5783
目录
前言:
一、AVTP主要作用
二、音视频数据封装帧结构
三、Header和Payload格式
四、时间和同步
前言:
本文部分内容参考:
https://cloud.tencent.com/developer/article/1617867
《IEEE1722-2001.pdf》
《Automotive Ethernet - The Definitive Guide.pdf》
一、AVTP主要作用
AVTP是个链路层传输协议,其主要作用有两个:
音视频数据封装:将音视频数据.
802.1 Qat(802.1Q Clause35) Stream Registration Protocol(SRP) 流预留协议
Noahyo的博客
05-11
4777
35. Stream Registration Protocol (SRP)
Stream Registration Protocol (SRP)利用MMRP(10.9),MVRP(Clause11) 和MSRP(35.1)这三种signaling protocols在bridged network上建立stream reservations;
在SRP中,可以选择使用Multiple MAC registration Protocol(MMRP)来控制 Talker registrations 在整个
TSN——初步了解(2)
Honiyo的博客
07-08
5190
一、TSN前身——AVB
1、AVB全称Audio Video Bridging 即音视频桥接器。它有效地解决了数据在以太网传输中的时序性、低延时和流量整形问题。同时又保持了100%向后兼容传统以太网,是极具发展潜力的下一代网络音视频实时传输技术。
2、AVB是一系列的协议集合,包括:
802.1AS:精准时间同步协议
802.1Qat:流预留协议
802.1Qav:排队及转发协议
802.1BA:音视频桥接系统
1722:音视频传输桥接协议
1733:实时传输协议
1722.1:负责设备搜寻、列举、连接
车载以太网
席小贱
03-02
1392
转载:https://zhuanlan.zhihu.com/p/65348523
1. 为什么要研究车载以太网?
车载网络是非常复杂的系统,同时存在多重通讯网络,哪怕是常见的CAN总线也会分不同速率的CAN总线,比如动力系统的发动机控制、变速箱控制等,会采用高速的500K CAN总线控制,舒适系统的,比如门、灯、窗等会采用125K的CAN总线控制。随着处理器运算能力和硬件的高速发展,ADAS,高品质的车载娱乐以及远程升级等新增功能的需求,使得ECU网络带宽需求呈现爆炸式增长,同时也促使车载以太网成为车载
TSN 802.1AS时钟同步标准2020
03-01
时间同步为TSN时间敏感网络的基础。,在TSN协议中,IEEE 802.1 AS (gPTP)可以实现亚微 秒级的时间同步
IEEE Std 802.1Qat-2010
03-04
IEEE Std 802.1Qat-2010 IEEE Standard for Local and metropolitan area networks—Virtual Bridged Local Area Networks Amendment 14 Stream Reservation Protocol (SRP)
TSN相关的协议标准和规范.zip
06-22
有关TSN的协议标准,本文档包详细介绍最新的时间敏感网络标准,并且附带所有标准原始文本(难得,甚难得)。这些文本在IEEE需要收费下载。包括802.1AS 802.1Qbv 802.1Qbu 802.3BR 802.1Qci 802.1Qcc 802.1Qcb 802.1...
AVB-TSN-GPTP.pptx
04-17
AVB-TSN-GPTP.pptx
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10-15
电子标准化所-TSN 白皮书.pdf
TSN 1. Ethernet AVB/TSN 综述
StevenYang2008的博客
09-27
4018
以太网音视频桥接技术(Ethernet AVB)通过在传统以太网的基础上新增一系列协议标准,能提供高质量的音视频传输服务,以支持各种多媒体应用的通信需求。Ethernet AVB 主要用于音视频信息和控制类信息的数据传输,根据不同类型消息的实时性与可靠性要求,最多可划分八种预留流量类(Stream Reservation Class),也可利用尽最大努力类消息进行数据传输。2012 年 11 月,IEEE 将音视频桥接网络改名为时间敏感网络(TSN,Time-Sensitive Networking),由于
TSN 2.车载 Ethernet AVB 通信协议
StevenYang2008的博客
09-27
2751
1 物理层 BroadR-Reach 技术
美国博通(Broadcom)半导体公司的 BroadR-Reach 专利技术使得车载 Ethernet物理层研究取得突破性进展,该技术可通过一对非屏蔽双绞线实现 100 Mb/s 的传输速度,而且辐射的电磁噪声小,可以满足汽车环境内严格的 EMI 和 EMC 要求,因而在汽车行业引起了广泛关注。博通还联合宝马公司成立了该项技术的推广兴趣团体——OPEN 联盟(One Pair Ether Net Alliance),该联盟旨在加快 Ethernet 在车载网络领域
tsn gptp协议版本
06-07
TSN(时间敏感网络)是一种以太网技术,可以在实时应用中提供高可靠性、预测性和实时性。GPTP(通用精确时间协议)是一种时间同步协议,可以确保所有节点具有一致的时间。TSN和GPTP相结合可以实现高效的时间同步和精确的数据传输。
目前,TSN和GPTP协议有多个版本。TSN的主要版本包括IEEE 802.1AS和IEEE 802.1Qbv,它们分别定义了时间同步和排队计划的方法。同时,在TSN的应用领域中,有一些专用协议,如AVB和TSN IP,它们可以满足音视频和工业控制等特定场景的需求。
GPTP的主要版本是IEEE 1588-2008和IEEE 802.1AS-Rev,前者是一种广泛使用的时间同步协议,后者是针对TSN网络优化的协议。此外,还有一些较新的版本,如802.1CM和802.1AS-Revcc,它们加入了一些新的功能和改进。
总之,TSN和GPTP协议的版本多种多样,不同的版本适用于不同的应用场景和网络要求。在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的协议版本,并进行正确的配置和优化,以保证网络的稳定性和可靠性。
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车载以太网-扫盲篇 - 知乎首发于汽车ECU开发切换模式写文章登录/注册车载以太网-扫盲篇小木子汽车人 爱科技公众号:汽车ECU开发什么是车载以太网车载以太网是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术,与传统以太网使用4对非屏蔽双绞线电缆不同,车载以太网在单对非屏蔽双绞线上可实现100Mbit/s,甚至1Gbit/s的传输速率,同时还满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。车载以太网的物理层采用了博通公司的BroadRReach 技术,BroadR-Reach 的物理层(PHY)技术已经由单线对以太网联盟(One- pair Ethernet Alliance,OPEN)标准化,因此有时也称车载以太网为Broad RReach(BRR)或OABR(Open Alliance BroadR-Reach)。车载以太网的MAC 层采用IEEE 802.3 的接口标准,无需做任何适配即可无缝支持广泛使用的高层网络协议(如TCP/IP)。车载以太网协议架构车载以太网及其支持的上层协议架构如图1所示,车载以太网主要涉及OSI的1、2层技术,同时车载以太网同时支持AVB、TCP/IP、DOIP、SOME/IP等多种协议或应用形式。图1 车载以太网框架其中,AVB 是对传统以太网功能的扩展,通过增加精确时钟同步、带宽预留等协议增强传统以太网音视频传输的实时性,是极具发展潜力的网络音视频实时传输技术;SOME/IP(Scalable Service-Oriented MiddlewarE on IP)则规定了车载摄像头应用的视频通信接口要求,可应用于车载摄像头领域,并通过API实现驾驶辅助摄像头的模式控制。作为AVB协议的扩展,车载时间敏感网络(TSN, Time-Sensitive Networking)则引入时间触发式以太网的相关技术,能高效的实现汽车控制类信息的传输。此外,1Gbit 速率通信标准的车载以太网同时还支持 POE(Power Over Ethernet)功能和高效节能以太网(EEE, Energy-Efficient Ethernet)功能,POE 功能可在双绞线传输数据的同时为连接的终端设备供电,省去了终端外接电源线,降低了供电的复杂度。车载以太网标准化车载以太网标准化方面,IEEE802.3和IEEE802.1工作组,AUTOSAR、OPEN联盟以及AVnu联盟起到了主要了推动作用。IEEE其中IEEE802.3制定的局域网标准代表了业界主流的以太网标准,车载以太网技术是在IEEE802.3基础上开始研制的,因此IEEE是目前最为重要的车载以太网国际标准化机构。为了满足车内的要求,涉及到IEEE802和802.1两个工作组内的多个新规范的制定和原有规范的修订,包括PHY规范,AVB规范,单线对数据线供电等。另外AVB中有关AV的传输、定时同步等规范还需要IEEE的其他技术委员会的标准化,如IEEE1722、IEEE1588。OPEN联盟OPEN联盟于2011年11月由博通(Broadcom)、恩智浦(NXP)以及宝马(BMW)公司发起成立的开放产业联盟,旨在推动将基于以太网的技术标准应用于车内联网。其主要标准化目标是制定 100Mbit/s BroadR-R 的物理层标准、制定OPEN的互通性要求。AUTOSARAUTOSAR 是由汽车制造商、供应商以及工具开发商发起的联盟,旨在制定一个开放的、标准化的车用软件架构,目前AUTOSAR 规范已经包含车用 TCP/UDP/IP协议栈。AVnuAVnu 联盟是由博通联合思科、哈曼和英特尔成立,致力于推广IEEE 802.1的AVB标准和时间同步网络(TSN)标准,建立认证体系,并解决诸如精确定时、实时同步、带宽预留以及流量整形等重要的技术和性能问题。 发布于 2020-04-05 15:24以太网(Ethernet)车载系统车载通信赞同 587 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录汽车EC
Ethernet AVB Overview and Status | SMPTE Conference Publication | IEEE Xplore
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3.1IEEE 1722 AVTP
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4Interoperability
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4.1IEEE 1733
4.2AES67
4.3Milan
4.4DetNet
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Specifications for synchronized, low-latency streaming through IEEE 802 networks
AVBAVnu certification markManufacturer InfoManufacturerIEEE, AVnuDevelopment dateSeptember 2011; 12 years ago (September 2011)Network CompatibilitySwitchableYesRoutableNoEthernet data ratesAgnosticAudio SpecificationsMinimum latency2 ms (maximum)[1]Maximum channels per link256Maximum sampling rate192 kHz[2]Maximum bit depth32-bit floating point[2]: clause 8.3
Audio Video Bridging (AVB) is a common name for the set of technical standards which provide improved synchronization, low-latency, and reliability for switched Ethernet networks.[3] AVB embodies the following technologies and standards:
IEEE 802.1AS-2011: Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications (gPTP);
IEEE 802.1Qav-2009: Forwarding and Queuing for Time-Sensitive Streams (FQTSS);
IEEE 802.1Qat-2010: Stream Reservation Protocol (SRP);
IEEE 802.1BA-2011:[4] Audio Video Bridging (AVB) Systems;
IEEE 1722-2011 Layer 2 Transport Protocol for Time-Sensitive Applications (AV Transport Protocol, AVTP); and
IEEE 1722.1-2013 Device Discovery, Enumeration, Connection Management and Control Protocol (AVDECC).
IEEE 802.1Qat and 802.1Qav amendments have been incorporated to the base IEEE 802.1Q-2011 document, which specifies the operation of Media Access Control (MAC) Bridges and Virtual Bridged Local Area Networks.
AVB was initially developed by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Audio Video Bridging task group of the IEEE 802.1 standards committee. In November 2012, Audio Video Bridging task group was renamed to Time-Sensitive Networking task group to reflect the expanded scope of its work, which is to "provide the specifications that will allow time-synchronized low latency streaming services through IEEE 802 networks".[5] Further standardization efforts are ongoing in IEEE 802.1 TSN task group.
To help ensure interoperability between devices that implement the AVB and TSN standards, the AVnu Alliance develops device certification for the automotive, consumer, and professional audio and video markets.[6]
Background[edit]
Analog audio video (AV) equipment historically used one-way, single-purpose, point-to-point connections. Even digital AV standards, such as S/PDIF for audio and the serial digital interface (SDI) for video, retain these properties. This connection model results in large masses of cables, especially in professional applications and high-end audio.[7]
Wiring of a patch bay of an outside broadcasting van
Attempts to solve these problems were based on multi-point network topologies, such as IEEE 1394 (FireWire), and included adaptation of standard switched computer network technologies such as Audio over Ethernet and Audio over IP. Professional, home, and automotive AV solutions came to use specialized protocols that do not interoperate between each other or standard IT protocols, while standard computer networks did not provide tight quality of service with strict timing and predictable or bounded latency.[7]
To overcome these limitations, Audio Video Bridging networks transmit multiple audiovisual streams through standard Ethernet switches (i.e. MAC bridges) connected in a hierarchical tree topology. AVB includes layer 2 protocols to reserve connection bandwidth and prioritise network traffic, which guarantee precise sync clock and low transmission latency for each stream.[7]
Tight sync between multiple AV streams is needed for lip sync between video and related audio streams, to keep multiple digitally connected speakers in phase in a professional environment (which requires 1 μs precision), and to prevent audio or video packets from arriving late to the endpoint, resulting in a dropped frame of video and unwanted audio glitches such as a pop or silence. Worst-case delay, including source and destination buffering, is required to be low and deterministic: the user-interface delay shall be around 50 ms, so that the pressing of a button and the resulting action are perceived as happening instantly, and 2 ms for live performance or studio work.[7]
Summary[edit]
Figure 2 - AVB Connections
Audio Video Bridging is implemented as a switched Ethernet network which works by reserving a fraction of the available Ethernet for AV traffic. There are three primary differences introduced by the AVB architecture:
Precise synchronization using Generalized Precision Time Protocol (gPTP) profile (IEEE 802.1AS),
Traffic shaping for AV streams using frame priorities (IEEE 802.1Qav) and VLAN tags (IEEE 802.1Q), and
Admission controls with Stream Reservation Protocol (IEEE 802.1Qat).
The IEEE 802.1BA is an umbrella standard for these three principal technologies, which defines application-specific configurations and operation procedures for devices in switched audio video networks.
The new layer-2 configuration protocols work with backward-compatible extensions to the Ethernet 802.1 frame format; such minimal changes allow AVB devices to coexist and communicate in standard IT networks, however, only AVB-capable switches and endpoint can reserve network resources with admission control and synchronize local time to a master clock, which is required for low latency time-sensitive traffic.
AVB traffic is replicated in a multicast manner, with one talker (stream initiator) and multiple listeners. AVB packets are sent at regular intervals in the allocated time slots, preventing collisions for AV traffic.
AVB guarantees a latency of 2 ms for Class A traffic and 50 ms for Class B traffic over a maximum of 7 hops, with a transmission period of 125 μs for Class A and 250 μs for Class B traffic.
An IEEE 802.1AS network timing domain includes all devices that communicate using the gPTP protocol. The grandmaster is a device chosen as the reference clock; the 802.1BA specification requires every talker and network bridge to be grandmaster capable.
802.3 link management and 802.1AS link delay measurement protocols calculate the round-trip delay to the AVB endpoint; this needs to be better than worst-case wire delay from the 802.1AS peer delay algorithm.
Higher-level protocols may use 802.1AS clock information to set the exact presentation time for each AV stream.
AV transport and configuration[edit]
IEEE 1722 AVTP[edit]
See also: Audio over Ethernet
IEEE Std 1722-2011[8] for a Layer 2 Audio Video Transport Protocol (AVTP) defines details for transmitting IEEE 1394/IEC 61883 streams and other AV formats, setting the presentation time for each AV stream, and manage latencies from worst case delay calculated by the gPTP protocol.
IEEE 1722.1 AVDECC[edit]
IEEE Std 1722.1-2013[9] is a standard which allows AVB Discovery, Enumeration, Connection management and Control (AVDECC) of devices using IEEE Std 1722-2011. AVDECC defines operations to discover device addition and removal, retrieve device entity model, connect and disconnect streams, manage device and connection status, and remote control devices.
Interoperability[edit]
Higher layer services can improve synchronisation and latency of media transmission by mapping the AVB Stream ID to internal stream identifiers to and basing internal timestamps on gPTP master clock.
IEEE 1733[edit]
IEEE Std 1733-2011[10] defines a Layer 3 protocol profile for Real-time Transport Protocol (RTP) applications with a RTCP payload format, which assigns the Stream ID from SRP to the RTP's Synchronization source identifier (SSRC), and correlates RTP timestamps for presentation time with 802.1AS gPTP master clock.
AES67[edit]
AES67 is based on standard RTP over UDP/IP and IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTPv2) for timing; interoperability with AVB/TSN can be achieved by linking IEEE 802.1AS timing information to AES67 PTPv2 payload data.[11][12][13][14]
AES67 implementation with AVB interoperability has been demoed at InfoComm 2016.[15][16]
Milan[edit]
In 2018, the Avnu Alliance announced the Milan initiative to promote interoperability of AVB devices and provide product certification and testing.[17]
The specification requires media clocking based on the AVTP CRF (Clock Reference Format) and sample rate of 48 kHz (optionally 96 and 192 kHz); audio stream format is based on AVTP IEC 61883-6 32-bit Standard AAF Audio Format with 1 to 8 audio channels per stream (optionally, 24- and 32-bit High Capacity Format with 56 and 64 channels). Redundancy is provided with two independent logical networks for every endpoint and a seamless switchover mechanism.[17]
DetNet[edit]
This section needs expansion. You can help by adding to it. (August 2019)
The IETF Deterministic Networking (DetNet) Working Group is working to define deterministic data paths with bounds on latency, loss, and packet delay variation (jitter), and high reliability. DetNet shall operate over both Layer 2 bridged segments and Layer 3 routed segments, relying on interoperability with AVB/TSN switches when possible.[18]
One of the possible application of DetNet is professional audio/video, such as music and film production, broadcast, cinema, live sound, and large venue (stadiums, halls, conference centers, theme parks, airports, train terminals, etc.) systems for public addressing, media streaming and emergency announcement. The stated goal is to enable geographically distributed, campus- or enterprise-wide Intranet for content delivery with bounded low latency (10-15 ms). A single network shall handle both A/V and IT traffic, with Layer 3 routing on top of AVB QoS networks to enable sharing content between Layer 2 AVB segments, and provide IntServ and DiffServ integration with AVB where possible. Unused reserved bandwidth shall be released for best-effort traffic. The protocol stack shall have Plug-and-play capabilities from top to bottom to reduce manual setup and administration, allow quick changes of network devices and network topology.[19]
Large-scale AVB networks, like those employed by ESPN SportsCenter "Digital Center 2" broadcast facility which hosts multiple individual studios, are laid with a thousand miles of fiber and have ten Tbps of bandwidth for a hundred thousand signals transmitted simultaneously; in the absence of standards-based solution to interconnect individual AVB segments, a custom software-defined networking router is required.[20][21]
Standardization[edit]
The work on A/V streaming started at the IEEE 802.3re 'Residential Ethernet' study group in July 2004.[22] In November 2005, it was moved to the IEEE 802.1 committee responsible for cross-network bridging standards.[23]
Audio Video Bridging standards suite
Standard
Title
Status
Publication Date
Audio Video Bridging (AVB) specifications
IEEE 802.1BA-2011
Audio Video Bridging (AVB) Systems
Superseded by IEEE 802.1BA-2021
30 September 2011
IEEE 802.1Qav-2009
Forwarding and Queuing Enhancements for Time-Sensitive Streams (FQTSS)
Incorporated into IEEE 802.1Q-2011 Clause 34
5 January 2010
IEEE 802.1Qat-2010
Stream Reservation Protocol (SRP)
Incorporated into IEEE 802.1Q-2011 Clause 35
30 September 2010
IEEE 802.1Q-2011
Media Access Control (MAC) Bridges and Virtual Bridged Local Area Networks (incorporates IEEE 802.1Qav and 802.1Qat amendmends)
Superseded by IEEE 802.1Q-2014/2018/2022
31 August 2011
IEEE 802.1AS-2011
Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications in Bridged Local Area Networks (gPTP)
Superseded by IEEE 802.1AS-2020
30 March 2011
Time-Sensitive Networking (TSN) specifications
IEEE 802.1AS-2020
Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications (gPTP)
Current,[24][25] amended by 802.1AS-2020/Cor1-2021[26]
30 January 2020
IEEE 802.1BA-2021
TSN profile for Audio Video Bridging (AVB) Systems
Current[27]
12 December 2021
IEEE 802.1Q-2022
Bridges and Bridged Networks
Current[28]
22 December 2022
Audio Video Transport Protocol (AVTP) and AVDECC specifications
IEEE 1733-2011
Layer 3 Transport Protocol for Time-Sensitive Applications in Local Area Networks (RTP)
Current
25 April 2011
IEEE 1722-2011
Layer 2 Transport Protocol for Time-Sensitive Applications in a Bridged Local Area Network (AVTP)
Superseded by IEEE 1722-2016
6 May 2011
IEEE 1722-2016
Layer 2 Transport Protocol for Time-Sensitive Applications in a Bridged Local Area Network (AVTP)
Current
16 December 2016
IEEE P1722b
AVTP - Amendment: New and Extended Streaming Formats
preparation
-
IEEE 1722.1-2013
Device Discovery, Enumeration, Connection Management and Control Protocol (AVDECC)
Current
23 August 2013
References[edit]
^ "An Introduction to AVB Networking". PreSonus. Retrieved December 2, 2020.
^ a b IEC 61883-6
^ Kreifeldt, Rick (30 July 2009). "AVB for Professional A/V Use" (PDF). AVnu Alliance White Paper.
^ "IEEE 802.1: 802.1BA - Audio Video Bridging (AVB) Systems". www.ieee802.org. Retrieved 2019-10-21.
^ "IEEE 802.1 AV Bridging Task Group". ieee802.org. Retrieved 2019-10-21.
^ "AVnu Alliance". Official website. Retrieved September 27, 2011.
^ a b c d Michael Johas Teener; et al. "No-excuses Audio/Video Networking: the Technology Behind AVnu" (PDF). Avnu Alliance. Archived from the original (PDF) on 2014-04-05.
^ "IEEE 1722-2011 - IEEE Standard for Layer 2 Transport Protocol for Time-Sensitive Applications in a Bridged Local Area Network". standards.ieee.org. Retrieved 2019-10-21.
^ "IEEE 1722.1-2013 - IEEE Standard for Device Discovery, Connection Management, and Control Protocol for IEEE 1722(TM) Based Devices". standards.ieee.org. Retrieved 2019-10-21.
^ "IEEE 1733-2011 - IEEE Standard for Layer 3 Transport Protocol for Time-Sensitive Applications in Local Area Networks". standards.ieee.org. Retrieved 2019-10-21.
^ AES67-2018 – Annex D (Informative) – Interfacing to IEEE 802.1AS clock domains
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^ Geoffrey M. Garner, Michel Ouellette and Michael Johas Teener (2012-09-27). "Using an IEEE 802.1AS Network as a Distributed IEEE 1588 Boundary, Ordinary, or Transparent Clock". 2010 International IEEE Symposium on Precision Clock Synchronization for Measurement Control and Communication (ISPCS) (IEEE)
^ Amaya, Nestor (March 2016). "AES67 FOR AUDIO PRODUCTION: BACKGROUND, APPLICATIONS AND CHALLENGES" (PDF). smpte.org. Retrieved 2019-10-21.
^ Joao Martins (2016-06-16). "AVB/TSN Momentum and AES67/AVB Harmony at InfoComm 2016". Retrieved 2016-12-08.
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^ "ESPN Digital Center Ethernet AVB Case Study: Part 1". Digital Design Corporation. 2017-11-10. Retrieved 2019-10-21.
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^ Richard Brand; et al. (July 14, 2004). "Residential Ethernet: IEEE 802.3 Call for Interest" (PDF). IEEE 802.3 standards committee. Retrieved September 27, 2011.
^ "IEEE 802.3 Residential Ethernet Study Group". Official web site. IEEE 802.3 standards committee. January 10, 2006. Retrieved September 27, 2011.
^ IEEE 802.1AS-2020 - IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks--Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications, IEEE, retrieved 2021-01-26
^ "P802.1AS-2020 – Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications". 1.ieee802.org. Retrieved 2019-10-21.
^ "IEEE 802.1AS-2020 Local and Metropolitan Area Networks - Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications - Corrigendum 1: Technical and Editorial Correction". standards.ieee.org. IEEE.
^ "IEEE 802.1BA-2021 - IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks--Audio Video Bridging (AVB) Systems".
^ IEEE 802.1Q-2022 - IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks—Bridges and Bridged Networks, IEEE, retrieved 2021-01-26
External links[edit]
Time-Sensitive Networking task group
802.1 Audio/Video Bridging task group (Archived)
IEEE 1722 Layer 2 transport protocol working group for time-sensitive streams
IEEE 1722.1 working group for Device Discovery, Enumeration, Connection Management and Control Protocol for P1722 based devices
IEEE 1733 AVB layer 3 transport working group
Networking and interoperability in AVB-capable devices, by William Gravelle, UNH-IOL
AV Bridging and Ethernet AV – AVB overview presentation
Forum for discussion about AVB
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P1823
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Superseded
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1233
1362
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车载以太网架构:采用以太网AVB/TSN的高品质车载音频 | 东芝半导体&存储产品中国官网
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车载以太网架构:采用以太网AVB/TSN的高品质车载音频
车载以太网体系结构:采用以太网AVB/TSN的高品质车载音频
以太网AVB可实现可靠的车载音频,无伪影、漏码和缺陷
简介
自从汽车进入量产时代以来,车载音频就已经成为汽车行业的一个组成部分,使其成为这个以机械为主的世界中最早的电子应用之一。公路旅行电影中,其使用的标志性车辆以及开展的旅程是决定因素;配乐则将这两大因素组合在一起,并在我们心中留下深刻印象。在展厅里评估新车时,在驾驶座测试的首个功能就是音频系统。难怪人们会不遗余力地保障这一基本汽车功能。
汽车音频系统从单声道演化为立体声,随后进一步升级为环绕立体声解决方案,从而驾驶员能在旅途中沉浸式享受他们选择的艺术家的音频作品。最初,该系统采用与家庭音响系统相同的方法,即通过中央放大器为车辆周围放置的扬声器供电。然而,数字网络技术的出现使设计人员突破了这种方法的局限性,使放大器能够分布在车辆周围的扬声器旁边,数字化音频数据包单独定向到每个扬声器。.
Bluetooth®的问世使电话成为车载音频的核心功能,提供了另一个数字音频接口,并证明了转变为全数字音频系统的合理性。它还确保车辆至少需要一个集成麦克风。
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■目录
第1章:现状
第2章:车载以太网和AVB
第3章:主控单元和端节点的解决方案
结语
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第1章:现状
图1:MOST(左侧)和A2B(右侧)通常用于车载音频应用,但除了数据通信网络(例如,CAN和以太网)之外,还需要单独的音频线系统。
过去十年里,有两项技术已在该领域站稳了脚跟。面向媒体的系统传输技术(MOST)提供可连接多个节点的一个环形拓扑结构。利用塑料光纤(POF)或非屏蔽双绞线(UTP)实现此类网络。这使车载主控单元能与位于车辆周围的放大器和麦克风节点进行通信。它还为多媒体实现(例如,视频回放)提供足够的带宽。另一项技术为A2B,这是一种仅专注于音频应用的解决方案。该技术也采用非屏蔽双绞线(UTP),将I2S音频数据与控制数据一同分发,重点关注现代音频系统的低延迟需求(图1)。
图2:通过采用可创建“声音区”的新解决方案,驾驶员可在其他乘客听音乐的同时接听电话;双方都不会被对方的音频干扰。
近年来,低延迟成为了一个更加重要的因素。首先,耳朵比眼睛更难接受质量损失,因此必须忠实地再现音频,不得出现伪影和漏码现象。此外,主动降噪(ANC)和路噪主动降噪(RNC)等应用也越来越受欢迎。要让每位乘员都能享受自己的个性化音频体验的“声音区”,这也依赖于准确和稳定的延迟。如今的系统支持驾驶员一边打电话,一边放音乐给乘客听,两个声泡之间几乎听不到任何漏音(图2)。由此可见,对于欲宣称自身为替代技术的任何技术,延迟都是一个关键因素。
有多种技术可供选择固然很好,但每种新的网络解决方案都会因布线和连接器而增加电缆接线头的成本。作为车辆最昂贵的五个部件之一,采用可节省成本的网络技术显然是有利的。
这些特定的网络和连接选项也仅针对多媒体应用,阻碍其用于其它车载数据传输应用。
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第2章:车载以太网和AVB
与我们所习惯的以太网一样,车载以太网专注于提供基于IP地址的数据传输,而非特定类型的数据及其应用程序使用。其目前已取得的成功不容忽视,芯片供应商和软件社区提供支持亦成为默认配置。为满足汽车行业的需求,进行了一些改进,简化了集成,减轻了电缆重量,并确保符合测试和标准。它可以使用长度超过15米的简易轻型非屏蔽双绞线(UTP),并且物理层(PHY)的信令经过修改,能满足电磁兼容性需求。全双工数据速率可达到100 Mbits/s或1000 MBits/s,未来甚至会更高。
AVB/TSN通过对基本以太网标准的扩展,为特定应用需求提供支持。这样,汽车原始设备制造商就能在各种应用中使用以太网,并在所有应用中使用单一的网络技术和布线系统。
为确保以太网能够满足车载多媒体应用的需求,开发了音视频桥接(AVB)标准。流预留等机制可确保从主控单元到放大器或从麦克风到主控单元,始终都有延迟所需的可用带宽,无论同一网络上有哪些其它流量。为确保ANC和RNC等应用能够正常运行,所有传出和传入的音频流必须在同一时刻呈现。这对于在车辆中实施单独的声音区也至关重要。通过AVB/TSN标准中的多种特定机制实现这种实时延迟。
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第3章:主控单元和端节点的解决方案
图3:TC9562通过PCIe和集成以太网AVB音频TDM引擎为应用处理器提供AVB功能。
为简化AVB应用程序的实现,最好有一个能满足网络上所有节点需求的单一芯片解决方案。东芝推出的TC9562是最新一代支持AVB/TSN的设备,专门针对AVB应用并支持时间敏感网络(TSN)系统。PCIe接口可与车载主控单元中功能强大的片上系统(SoC)进行简单集成,为此类器件配备高效的AVB功能接口。此外,凭借集成的Arm® Cortex®-M3,TC9562可用作独立设备并执行单独的音频相关实现。这对于具有多通道放大器输出和麦克风输入的音频节点来说是理想之选。
对于SoC连接,TC9562的PCIe Gen 2接口支持高达5 GT/s的数据速率(图3)。然而,TC9562不仅仅是一个简单的PCIe-AVB桥接器。其内部还有一个与音频TDM相关的引擎,包括一个带有自身音频锁相环(PLL)的媒体时钟恢复单元。其可与PCIe SoC接口并行使用。
来自调谐器、蓝牙或其它来源的数字音频接口可以直接连接I2S或TDM接口。从这里开始,音频数据会自动插入以太网流量,或从以太网通信量中提取音频数据,无需应用处理器干预。总共可通过TDM/I2S处理多达32个输出通道和8个输入通道(反之亦然),输出音频样本分辨率高达32位,输入路径上的分辨率高达24位。
由于支持MII、RMII、RGMII和SGMII接口,因此还支持各种物理层。通过使用通用精确时间协议gPTP(IEEE 802.1AS),此单元还可用作主网络节点。这确保所有其它节点使用公共基础参考时钟运行。这对于维持整个系统实现降噪或声音区所需的实时性至关重要。
集成了AVB的所有必要标准,例如时间敏感流的转发和排队(IEEE 802.1Qav),以及针对时间敏感应用传输协议(IEEE 1722)的硬件支持。这可确保支持商定的音频格式以及媒体时钟恢复。
有一点十分关键,可通过一根以太网电缆将音频流与通用数据流结合起来(图4)。因此,在许多情况下,音频系统可以使用现有的以太网电缆。这减少甚至还消除了在多种不同的汽车音频网络体系结构上对单独的额外数字音频电缆和连接器的需求。
图4:AVB可无缝集成到已转为采用车载以太网的车辆中。
图5:凭借功能强大的Arm® Cortex®-M3处理内核,TC9562在独立音频节点中同样能发挥其出色的性能。
在音频终端,TC9562同样能发挥其出色的性能(图5)。TC9562确保音频数据与AVB音频网络的所有其它元件进行同步输出或采样。提供了片上音频时钟恢复PLL,支持高达50MHz的位时钟,以及来自所连接的音频设备(可以输出和输入音频时钟)的位时钟。嵌入式音频PLL可以独立于TDM/I2S接口进行操作,这是确保简单实现的关键。这降低了系统复杂性并避免了对昂贵的外部PLL解决方案的需求。
TC9562还具有一系列其它接口,有助于配置和控制集成至独立音频节点中的其它器件。其中包括I2C和SPI,两者均可用于配置板载器件,例如功率放大器或编解码器,以及两个UART通道,可用于连接蓝牙和GPS模块。在独立设置中通过快速62.5 MHz QSPI接口实现系统启动,或者在主机连接情况下通过PCIe或SPI实现系统启动。
TC9562器件配有方便的软件API程序包,允许客户自行对单独的汽车音频解决方案进行编程。其中包括用于集成Cortex M3 CPU的实时操作系统(RTOS)和以太网AVB堆栈。提供了与各个编解码器和放大器TDM/I2S数据格式进行接口连接设置的示例和支持。.
相关链接:
TC9562AXBG
TC9562BXBG
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结语
采用车载以太网为车辆原始设备制造商提供了一个机会,使其能够围绕一个单一的网络概念进行统一,从而满足大多数车载系统的需求。非屏蔽双绞线(UTP)布线重量轻,取代了一系列塑料光纤(POF)、低压差分信号(LVDS)以及其它专有替代方案。得益于AVB标准,现有的车载以太网还可用于提供与音频系统的连接,而不会影响音频质量,同时仍能满足现今降噪和声音分区技术的超低延迟要求。TC9562作为一个单一器件,既适用于主控单元或车载远程信息处理单元,也适用于端节点。集成的音频时钟恢复PLL是确保所有AVB参与者之间的低抖动同步性以及车主所期望的高品质音频体验的一个重要元件。
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显示和语音输出部分
使用以太网IC和外围桥接IC的显示和语音输出电路示例
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车载以太网桥接IC
TC956x系列是下一代车载网络系统的以太网桥接IC,是可以支持以太网AVB/TSN实现车载高速同步网络系统的产品。
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*Bluetooth®(蓝牙)文字标识是Bluetooth SIG, Inc.注册商标。
*Arm和Cortex是Arm Limited (或其下属公司) 在美国和/或其他国家/地区的注册商
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�Y]����˼l��K�2M^(��v+�P��5��T!/98��M�2�i�,�?T�O���$I6�D��A��Q$y�w�-H�bV��u[y/+��˾�-�)���OԒ�*�{��>�lnF�q� �n�@Gz�����!ȼ�-���%/u$��y���x/��H� ����1,���X� ��¼S�V��I�BQG��Tn�o�;)z�<>viދ^&���i�|/�-�䅢��SiĒ�edo �z�B/�3��{��er��{Y]�r9�����ʓu䅢�G)�� =�e^����y�1����@�G�S��f�r;��.��c��#/u$�Π���c�[�~o���23��^f������Y�����'/U$�����doAʼ�39�@/0��^������PT��N�)�.慇3�gC/�[�����v�yq^Le7g��W�&/u$�9/G� �� q�r~�{����k�k$,��&�B/�䅢���^v��eX���f r���N3x�-]�y9��˟�i /U�������ei� \ॷm�ԗ/.��y�8���?_�l^r/g�̌���Z����Kc�V���x]���מ%/u����(�T�M1>`����`�y�i�Z�y�s��ј陋�PT�u�|�~��Z���V^���/�y�{Bn�T���|/��y��#���)��k_����r ������z����*�ȼ��hG/�J/��'�%hw�r�ˬW;�^l~ὰ�A^(*�mթ�7�ʼ(��l����-0�zY��m��}��Kg��7�L^(���ls)����Ly�ya�D�K��`�>��3/98Y;�����>���^��%�BQG$/�����G��F�̋�ݲ�^���(�ȼ���V�BQE�^{C�������0N�-�j1n���a����uxa���y�y��$J/]M&��zI��z���ӣk��^�y^�v/w�E}Y��eG5Vj�X
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