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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。
1 汽車E/E架構(gòu)設(shè)計所面臨的挑戰(zhàn)
1.1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)。
Pic1. 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：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。
Pic2. 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)細節(jié)。
Pic3. 松散的耦合關(guān)系
1.2通過模塊化實現(xiàn)SW和HW的擴展性和可復(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。
Pic4. 模塊化架構(gòu)
1.3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
Pic5. 執(zhí)行路徑及時間
1.4汽車全生命周期軟硬件的可擴展性
Pic6. 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。
2面向服務(wù)（SOA）的汽車TSN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
2.1 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。
Pic.7 RtaW的主要優(yōu)勢
Pic8. RTaW的工作流程
2.2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（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
Pic9. SOA架構(gòu)原型
使用RTaW-Pegase軟件仿真構(gòu)建SOA架構(gòu)原型，并進行鏈路仿真與流量分析。
Pic10. RTaW下的網(wǎng)絡(luò)模型
2.3 RTaW將設(shè)計問題分解
RTaW-Pegase 將我們關(guān)注的設(shè)計問題進行分解分析：
Pic11. RTaW問題分解
（1）過載分析
Pic12. 部署新服務(wù)時網(wǎng)絡(luò)過載概率
（2）架構(gòu)能力分析
Pic13. 基于TSN QoS的網(wǎng)絡(luò)可擴展性
（3）擴展與成本分析
Pic14. 成本模型
（4）架構(gòu)優(yōu)化
Pic15. 基于 CPU 性能的網(wǎng)絡(luò)可擴展性
（5）核心拓撲結(jié)構(gòu)探索
Pic16. 基于核心拓撲生成體系結(jié)構(gòu)
3關(guān)于RTaW
Pic17. RTaW支持的功能模塊
Pic18. RTaW支持的TSN協(xié)議
現(xiàn)階段的汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計使計算機輔助的 E/E 架構(gòu)設(shè)計成為可能。
RTaW-Pegase 可計算性能指標，如網(wǎng)絡(luò)負載、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)拓撲，數(shù)據(jù)流路由以及在工作站上分配軟件功能。
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