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導(dǎo)讀：本文將介紹面向服務(wù)（SOA）的汽車TSN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并探討RTaW-Pegase仿真與設(shè)計軟件在TSN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的應(yīng)用。通過RTaW將設(shè)計問題分解，我們可以更好地理解汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計的過程。

一、汽車E/E架構(gòu)設(shè)計所面臨的挑戰(zhàn)

（一）面向功能信號→面向服務(wù)（SOA）的轉(zhuǎn)變

隨著智能網(wǎng)聯(lián)、自動駕駛、電動汽車的發(fā)展，軟件、計算能力和先進(jìn)的傳感器正逐漸立于統(tǒng)治地位。這一變革也促使汽車E/E架構(gòu)從以信號導(dǎo)向，變?yōu)橐赃\算平臺為基礎(chǔ)、面向服務(wù)（SOA）的架構(gòu)。

汽車架構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)變

面向服務(wù)的架構(gòu)有以下優(yōu)勢：

更易維護(hù)：建立在以 SOA基礎(chǔ)上的信息系統(tǒng)，有著清晰的分層架構(gòu)。當(dāng)需求發(fā)生變化的時候，不需要修改提供業(yè)務(wù)服務(wù)的接口，只需要調(diào)整業(yè)務(wù)服務(wù)流程或者修改操作即可，整個應(yīng)用系統(tǒng)也更容易被維護(hù)。

清晰的分層架構(gòu)

高可用性:該特點是在于服務(wù)提供者和服務(wù)使用者的松散耦合關(guān)系上得以發(fā)揮與體現(xiàn)。使用者無須了解提供者的具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)。

松散的耦合關(guān)系

（二）通過模塊化實現(xiàn)SW和HW的擴(kuò)展性和可復(fù)用性

模塊化的隱私和信任：橫跨整車的各個邊界，各個模塊的角色、能力以及權(quán)限必須能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理。
模塊化安全性的需求：需要建立故障控制區(qū)的模擬化安全庫，必須能夠保證某些區(qū)域發(fā)生錯誤不會跨模塊傳播。

模塊化架構(gòu)

（三）持續(xù)高成本投入的集成和測試

整個系統(tǒng)的持續(xù)部署和測試，需要更關(guān)注自動化測試
越復(fù)雜的系統(tǒng)在虛擬平臺上的早期驗證和確認(rèn)是關(guān)鍵
測試覆蓋率必須以可變性和驗證的執(zhí)行路徑來衡量，不只是以公里數(shù)來驅(qū)動

執(zhí)行路徑及時間

（四）汽車全生命周期軟硬件的可擴(kuò)展性

如何面對場景不斷優(yōu)化

面向服務(wù)的轉(zhuǎn)變（SOA）：大數(shù)據(jù)和人工智能算法用于關(guān)聯(lián)許多現(xiàn)有的各種設(shè)計規(guī)范；
滿足模塊化的特性：集中式安全模型的傳遞性信任算法，故障遏制區(qū)域內(nèi)故障概率的數(shù)學(xué)模型及其產(chǎn)生的 "模塊錯誤率"；
高投入的集成、測試：設(shè)計復(fù)雜性指標(biāo)和測試覆蓋率計算器；以不同的精度模擬 "全棧 "系統(tǒng)行為，可能插入真實的組件進(jìn)行軟件在環(huán)或硬件在環(huán)測試案例，以建立對整個系統(tǒng)的信任。

二、面向服務(wù)（SOA）的汽車TSN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

（一） RTaW-Pegase：用于TSN網(wǎng)絡(luò)全面的仿真與設(shè)計軟件

RTaW-Pegase? :是汽車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的建模、自動配置和仿真，支持汽車全生命周期的設(shè)計選擇和驗證的解決方案。

RtaW的主要優(yōu)勢

RTaW的工作流程

（二）基于TSN的仿真案例（BMW）

中央計算平臺+域控制的分布
冗余的中央計算機(jī)（應(yīng)用平臺）：車身、運動控制、數(shù)據(jù)分析、安全、ADAS
3個域控制器
17個 ECU節(jié)點：HMI、動力系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、攝像頭、人工智能后端計算器、接入點等

SOA架構(gòu)原型

使用RTaW-Pegase軟件仿真構(gòu)建SOA架構(gòu)原型，并進(jìn)行鏈路仿真與流量分析。

RTaW下的網(wǎng)絡(luò)模型

（三）RTaW將設(shè)計問題分解

RTaW-Pegase將我們關(guān)注的設(shè)計問題進(jìn)行分解分析：

RTaW問題分解

1、過載分析

部署新服務(wù)時網(wǎng)絡(luò)過載概率

2、架構(gòu)能力分析

基于TSN QoS的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性

3、擴(kuò)展與成本分析

成本模型

4、架構(gòu)優(yōu)化

基于 CPU性能的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性

5、核心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)探索

基于核心拓?fù)渖审w系結(jié)構(gòu)

三、關(guān)于RTaW

（一）RTaW支持的功能模塊

（二） RTaW支持的TSN協(xié)議

總結(jié)

現(xiàn)階段的汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計使計算機(jī)輔助的 E/E 架構(gòu)設(shè)計成為可能。

RTaW-Pegase 可計算性能指標(biāo)，如網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、通信延遲和緩沖區(qū)利用率，從而有可能在所有情況下預(yù)測網(wǎng)絡(luò)性能，并且可以比較不同的設(shè)計和配置選項，使您能夠避免過度配置資源。另外，RTaW-Pegase 包括設(shè)計空間分配算法，以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑪?shù)據(jù)流路由以及在工作站上分配軟件功能。

審核編輯黃宇

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