从上篇介绍来看,TC1-TC8大多数处于暂停或完成状态。而TC9-TC17在2023年都有不同程度的进展,让我们继续探索藏在其中的车载以太网的发展和挑战。
TC9 Automotive Ethernet Channel & Components(in progress)
TC9的目标是为通道和组件规范电气要求和测试程序,确保符合不同速度等级下802.3标准中对链路段的要求。主要是对通信通道,连接器,电缆,电缆组件和线束等定义测试环境和步骤,且要求符合电气要求的电磁兼容环境。
从2023年的会议记录来看,TC9在推动车载以太网技术标准化方面进行了深入的讨论和研究,特别是在10BASE-T1S 以太网技术、连接器和电缆组件基线、以及多千兆以太网规范的维护更新方面。讨论范围涵盖了从电缆和连接器的回波损耗和插入损耗要求,到大气条件下的测量标准,以及如何定义连接器的配对条件。此外,委员会还探讨了使用蒙特卡洛方法进行通道模拟,以分析不同电缆长度和阻抗条件下的性能,并提出了相应的技术提案。同时,TC9也与TC14保持联系,确保测试方法和要求的一致性。
2024年已举办了两次会议,成员们提出了对多千兆规范的多项维护更新。这些更新包括对连接器配对条件的明确定义,调整测量时的标准大气条件以适应更广泛的环境,解决MDI测试头阻抗要求的不一致性,以及对串扰限制最大频率的调整。此外,还讨论了参考通信通道的定义差异,并对规范中的一些错误进行了更正,如LCTL(Lane Change Transmission Line Internet)要求的符号错误和RCC4(Regional Communication Carrier 4)通道长度的定义。
接下来,TC9面临着多项开放议,包括多千兆项目的拓展,验证去嵌入式方法的精度,扩展多千兆规范至25GBASE-T1,验证其他测试方法,以及讨论喷射线测试法作为三轴测试法的潜在替代方案等。此外,TC9还计划讨论可能的新议题或维护议题,以支持车载以太网技术的持续发展和进步。
截止目前,TC9发布的最新规范见下表。
TC10 Automotive Ethernet Sleep/Wake-Up(in progress)
TC10规定以太网的睡眠和唤醒的功能和需求,具体包括以下几点:
- 快速唤醒和唤醒请求转发:支持网络设备在接收到唤醒信号后迅速从低功耗状态恢复到正常工作状态,并能够将唤醒请求物理层上进行转发,以实现全局唤醒。
- 受控链路关闭:允许网络管理员有选择地关闭(休眠)网络中的某些部分,以节省能源,同时在需要时能够重新激活这些部分。
- 全局网络唤醒时间要求:规定了从网络设备接收到唤醒信号到开始链路训练的全局网络唤醒时间,例如,要求在10个跳数(hops)内唤醒时间不超过50毫秒。链路训练是确保网络设备之间正确通信的过程。
- 无意外唤醒:在存在干扰噪声的情况下,网络设备不应意外唤醒,以避免不必要的能源消耗和网络活动。
- 适用性:要求适用于IEEE 802.3bw(100BASE-T1)、802.3bp(1000BASE-T1)和802.3ch(2.5GBASE-T1、5GBASE-T1、10GBASE-T1)等以太网标准。
2023年,TC10积极推进了多个关键项目,包括1000BASE-T1和100BASE-T1的睡眠/唤醒测试套件开发,以及自动协商睡眠/唤醒和MGBase-T1睡眠/唤醒规范的完善。其中,1000BASE-T1测试套件在2023年第四季度完成初步审查;100BASE-T1测试套件的初步草案已经完成;自动协商规范的初步审查已经完成;MGBase-T1规范和100BASE-T1睡眠/唤醒规范更新仍在等待相关草案的最终确定。
2024年,TC10计划在第一季度前完成自动协商睡眠/唤醒规范,在第二季度前完成MGBase-T1睡眠/唤醒规范,在第四季度前完成100BASE-T1睡眠/唤醒规范的更新讨论。
截止目前,TC10发布的最新规范见下表。
TC11 Ethernet switch requirements and qualification(in progress)
TC11的目标是为车载以太网的交换机制定规范和资格要求,确保这些交换机具备一系列关键功能,包括通用操作、接口管理、配置能力、数据包交换、地址解析、虚拟局域网支持、网络诊断与监控、服务质量管理、时间敏感网络、音视频桥接、以及数据包过滤和安全防护等。
截止目前,需求规范v2.0已完成90%,包括修订现有需求和定义新的TSN需求如PSFP、TAS、ATS和Frame Preemption等。测试规范v2.0的审查已全部完成,成员们识别了现有测试用例的不足,开始创建新的测试用例以填补空白。
下一步,TC11将完成需求规范v2.0的评论解决和草案v1.3的创建,进行编辑调整,并最终确定发布候选版本。同时与TC17合作讨论对802.1X标准的兼容与支持。测试规范v2.0的创建和审查工作将在需求规范讨论完成后继续,确保所有v2.0需求得到满足。
截止目前,TC11发布的最新规范见下表。
TC12 Test specifications for the compliance testing of IEEE 1000BAE-T1 (IEEE802.3bp, Cause 97) Physical Interface (PHY) devices(in progress)
TC12成立于2016年,目标是为基于1000BASE-T1标准的物理接口设备创建一致性测试规范,不仅包括PCS、PMA、PHY控制、互操作性、系统实施等基本功能的测试。还包括高级诊断功能和电磁兼容性测试,以确保设备在各种环境下的稳定运行。
截至目前,100BASE-T1子组和1000BASE-T1子组分别完成了Transceiver的EMC测试规范、 PHY的ESD保护和EMC测试规范、CMC的EMC测试规范、高级诊断特性规范、互操作性测试规范以及系统实现规范。另外,1000BASE-T1子组在审查PMA一致性测试规范、PCS和PHY控制一致性测试规范的更新版本。100BASE-T1子组快要完成PCS和PHY控制测试套件规范,互操作性规范的更新版本也已经发布,正在等待反馈。
截止目前,TC12发布的最新规范见下表。
TC13 New Test House Qualification Requirements(in progress)
TC13负责制定物理层测试机构的资质认证要求。其工作包括从一致性测试、设备互操作性和电磁兼容性测试等方面对测试机构资质认证的方法和规范进行定义。此外,TC13需要整合已知测试机构的能力清单,并通过轮询测试来验证这些机构的测试能力,从而帮助OEMs评估测试机构的可靠性,为车载以太网物理层测试提供标准化和可信赖的测试环境。
TC14 Interoperability & Compliance Tests for 10BASE-T1S PHYs(in progress)
TC14在2019年10BASE-T1S标准的完成后成立。针对基于10BASE-T1S的设备,TC14创建PCS、PMA、PLCA一致性、互操作性的一致性测试规范,系统实施规范;定义高级诊断功能、PLCA寄存器配置、拓扑发现机制、远程控制协议等。此外,TC11还支持OPEN Alliance内部的标准化过程,比如,和TC6合作MII/SPI规范,与TC8合作ECU测试规范,与TC9合作定义通信通道,与TC10合作定义睡眠/唤醒机制,与TC17合作研究Multidrop-MACsec。
TC14积极组织工作组,编辑和完善10BASE-T1S相关的技术规范。工作组通过线下编辑和每两周一次的联合电话会议汇报进展,达到对10BASE-T1S的共同理解,识别规范中的潜在差距和需求。
截至目前,TC14发布的最新规范见下表。
TC15 Multi Gig Interoperability and Compliance Tests(in progress)
TC15的研究对象是MultiGBASE-T1,对多千兆以太网的系统实现、互操作性、PCS和PHY控制创建测试规范。以下是对TC15各子组的总结:
- PMA测试规范:由Curtis Donahue和Rhode & Schwartz领导,目前正在分析测试结果并与Thomas
Stueber进行讨论。 - 高级PHY特性:由Marvell(Cliff Fung)领导,自2月23日发布v.0.4版本后未收到反馈。
- 系统实现规范:目前没有指定领导。
- 互操作性测试规范:由C&S组(David Bollati)领导,2021年第四季度发布草案。
- PCS和PHY控制测试规范:由Cariad(Sami Akin)领导,与UNH-IOL合作,在2023年底前完成MGBASE-T1 PCS和PHY控制的测试计划草案。测试计划的审查和实施预计将持续到2024年夏季。
截止目前,TC15发布的最新规范见下表。
TC16 EEE Interoperability and Compliance(in progress)
TC16负责EEE(Energy Efficient Ethernet)的互操作性和一致性。因为虽然802.3az定义了降低以太网PHYs功耗的方法,但现有标准不能确保EEE在汽车上的互操作性:与其他规范(如802.1AS)的一致性、PHY设备之间的电磁兼容性、统一的应用程序接口。因此,TC16创建EEE模式下的收发器EMC测试规范,以解决电磁发射和电磁免疫的问题,创建EEE的互操作性测试规范包括PCS、PHY控制和PMA的互操作性,PHY级别的互操作性,接口/配置,能力信令,以及节能分类/评级,与MACsec,TSN和TC10的共存性测试可能被纳入规范或者作为单独的测试规范。
2023年9月,EEE的互操作性测试规范草案完成编写进入审查阶段。另外,EEE模式下的收发器EMC测试规范与TC15合作编写,并计划在TC15的互操作性测试规范准备好后对齐,以便TC15有机会验证并提供结果。
下一步计划中,TC16在互操作性测试规范中还将解决与MACsec、TSN和TC10的共存性分析问题,关闭由TC15已经覆盖的PCS、PHY控制和PMA要求部分,覆盖PHY级别的互操作性要求,推迟定义接口/配置、能力信令到规范草案准备好。
截止目前,TC16发布的最新规范见下表。
TC17 MACsec Automotive Profile(in progress)
TC17为汽车网络中的MACsec(媒体访问控制安全)技术制定适用的配置文件和部署策略。MACsec作为车载网络安全的重要补充,一些OEM已经着手开发,但车载领域需要简化(去掉未使用的选项)并进行一些具体调整(如超时等)。特别是关键分发方案(Master Key Agreement,MKA)中指定的密钥分配方案提供了许多选项,但并非所有选项都适合汽车应用。因此,TC17的目标是创建针对汽车行业的配置文件,确保MACsec和MKA在车载网络中的有效和安全应用;制定在10BASE-T1S上部署MACsec的策略(Multidrop和外围设备);设计不损害安全性的前提下跨供应商工作的MKA;指定MACsec与特定网络用例(如PTP/TSN、VLANs、诊断)的交互。
2023年,TC17成功进行了Plug-fest测试活动和概念验证,参与者包括Keysight、Technica Engineering、Texas Instruments、NXP、Broadcom和Marvell,验证了不同供应商设备的兼容性和互操作性。另一亮点是对最小可行初始化配置的验证,这些配置对于确保兼容性和互操作性至关重要。
将来,TC17计划在AEC’24上举行的Plug-fest进一步扩大参与的供应商数量,深入研究MKA的性能,以及获取关于启动时间、延迟和链路饱和度等方面的宝贵见解。这些努力将加速MACsec技术在汽车网络中的应用,提高其在实际环境中的可靠性和效率。
注:AEC’24指Automotive Ethernet Congress 2024,即2024年的车载以太网大会
结语
经纬恒润作为OPEN联盟会员和AUTOSAR联盟的高级合作伙伴,长期为国内外各大OEM和供应商提供涵盖TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB、TSN、DDS等技术领域的设计和测试咨询服务,积极研发和探索车载网络前沿技术的工程应用。通过多个项目的实践经验,已建立了高质量、本土化的设计与测试一体化解决方案,为整车网络架构提供可靠支持。