從上篇介紹來看,TC1-TC8大多數處于暫停或完成狀態。而TC9-TC17在2023年都有不同程度的進展,讓我們繼續探索藏在其中的車載以太網的發展和挑戰。
TC9 Automotive Ethernet Channel & Components(in progress)
TC9的目標是為通道和組件規范電氣要求和測試程序,確保符合不同速度等級下802.3標準中對鏈路段的要求。主要是對通信通道,連接器,電纜,電纜組件和線束等定義測試環境和步驟,且要求符合電氣要求的電磁兼容環境。
從2023年的會議記錄來看,TC9在推動車載以太網技術標準化方面進行了深入的討論和研究,特別是在10BASE-T1S 以太網技術、連接器和電纜組件基線、以及多千兆以太網規范的維護更新方面。討論范圍涵蓋了從電纜和連接器的回波損耗和插入損耗要求,到大氣條件下的測量標準,以及如何定義連接器的配對條件。此外,委員會還探討了使用蒙特卡洛方法進行通道模擬,以分析不同電纜長度和阻抗條件下的性能,并提出了相應的技術提案。同時,TC9也與TC14保持聯系,確保測試方法和要求的一致性。
2024年已舉辦了兩次會議,成員們提出了對多千兆規范的多項維護更新。這些更新包括對連接器配對條件的明確定義,調整測量時的標準大氣條件以適應更廣泛的環境,解決MDI測試頭阻抗要求的不一致性,以及對串擾限制最大頻率的調整。此外,還討論了參考通信通道的定義差異,并對規范中的一些錯誤進行了更正,如LCTL(Lane Change Transmission Line Internet)要求的符號錯誤和RCC4(Regional Communication Carrier 4)通道長度的定義。
接下來,TC9面臨著多項開放議,包括多千兆項目的拓展,驗證去嵌入式方法的精度,擴展多千兆規范至25GBASE-T1,驗證其他測試方法,以及討論噴射線測試法作為三軸測試法的潛在替代方案等。此外,TC9還計劃討論可能的新議題或維護議題,以支持車載以太網技術的持續發展和進步。
截止目前,TC9發布的最新規范見下表。
TC10 Automotive Ethernet Sleep/Wake-Up(in progress)
TC10規定以太網的睡眠和喚醒的功能和需求,具體包括以下幾點:
- 快速喚醒和喚醒請求轉發:支持網絡設備在接收到喚醒信號后迅速從低功耗狀態恢復到正常工作狀態,并能夠將喚醒請求物理層上進行轉發,以實現全局喚醒。
- 受控鏈路關閉:允許網絡管理員有選擇地關閉(休眠)網絡中的某些部分,以節省能源,同時在需要時能夠重新激活這些部分。
- 全局網絡喚醒時間要求:規定了從網絡設備接收到喚醒信號到開始鏈路訓練的全局網絡喚醒時間,例如,要求在10個跳數(hops)內喚醒時間不超過50毫秒。鏈路訓練是確保網絡設備之間正確通信的過程。
- 無意外喚醒:在存在干擾噪聲的情況下,網絡設備不應意外喚醒,以避免不必要的能源消耗和網絡活動。
- 適用性:要求適用于IEEE 802.3bw(100BASE-T1)、802.3bp(1000BASE-T1)和802.3ch(2.5GBASE-T1、5GBASE-T1、10GBASE-T1)等以太網標準。
2023年,TC10積極推進了多個關鍵項目,包括1000BASE-T1和100BASE-T1的睡眠/喚醒測試套件開發,以及自動協商睡眠/喚醒和MGBase-T1睡眠/喚醒規范的完善。其中,1000BASE-T1測試套件在2023年第四季度完成初步審查;100BASE-T1測試套件的初步草案已經完成;自動協商規范的初步審查已經完成;MGBase-T1規范和100BASE-T1睡眠/喚醒規范更新仍在等待相關草案的最終確定。
2024年,TC10計劃在第一季度前完成自動協商睡眠/喚醒規范,在第二季度前完成MGBase-T1睡眠/喚醒規范,在第四季度前完成100BASE-T1睡眠/喚醒規范的更新討論。
截止目前,TC10發布的最新規范見下表。
TC11 Ethernet switch requirements and qualification(in progress)
TC11的目標是為車載以太網的交換機制定規范和資格要求,確保這些交換機具備一系列關鍵功能,包括通用操作、接口管理、配置能力、數據包交換、地址解析、虛擬局域網支持、網絡診斷與監控、服務質量管理、時間敏感網絡、音視頻橋接、以及數據包過濾和安全防護等。
截止目前,需求規范v2.0已完成90%,包括修訂現有需求和定義新的TSN需求如PSFP、TAS、ATS和Frame Preemption等。測試規范v2.0的審查已全部完成,成員們識別了現有測試用例的不足,開始創建新的測試用例以填補空白。
下一步,TC11將完成需求規范v2.0的評論解決和草案v1.3的創建,進行編輯調整,并最終確定發布候選版本。同時與TC17合作討論對802.1X標準的兼容與支持。測試規范v2.0的創建和審查工作將在需求規范討論完成后繼續,確保所有v2.0需求得到滿足。
截止目前,TC11發布的最新規范見下表。
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,目標是為基于1000BASE-T1標準的物理接口設備創建一致性測試規范,不僅包括PCS、PMA、PHY控制、互操作性、系統實施等基本功能的測試。還包括高級診斷功能和電磁兼容性測試,以確保設備在各種環境下的穩定運行。
截至目前,100BASE-T1子組和1000BASE-T1子組分別完成了Transceiver的EMC測試規范、 PHY的ESD保護和EMC測試規范、CMC的EMC測試規范、高級診斷特性規范、互操作性測試規范以及系統實現規范。另外,1000BASE-T1子組在審查PMA一致性測試規范、PCS和PHY控制一致性測試規范的更新版本。100BASE-T1子組快要完成PCS和PHY控制測試套件規范,互操作性規范的更新版本也已經發布,正在等待反饋。
截止目前,TC12發布的最新規范見下表。
TC13 New Test House Qualification Requirements(in progress)
TC13負責制定物理層測試機構的資質認證要求。其工作包括從一致性測試、設備互操作性和電磁兼容性測試等方面對測試機構資質認證的方法和規范進行定義。此外,TC13需要整合已知測試機構的能力清單,并通過輪詢測試來驗證這些機構的測試能力,從而幫助OEMs評估測試機構的可靠性,為車載以太網物理層測試提供標準化和可信賴的測試環境。
TC14 Interoperability & Compliance Tests for 10BASE-T1S PHYs(in progress)
TC14在2019年10BASE-T1S標準的完成后成立。針對基于10BASE-T1S的設備,TC14創建PCS、PMA、PLCA一致性、互操作性的一致性測試規范,系統實施規范;定義高級診斷功能、PLCA寄存器配置、拓撲發現機制、遠程控制協議等。此外,TC11還支持OPEN Alliance內部的標準化過程,比如,和TC6合作MII/SPI規范,與TC8合作ECU測試規范,與TC9合作定義通信通道,與TC10合作定義睡眠/喚醒機制,與TC17合作研究Multidrop-MACsec。
TC14積極組織工作組,編輯和完善10BASE-T1S相關的技術規范。工作組通過線下編輯和每兩周一次的聯合電話會議匯報進展,達到對10BASE-T1S的共同理解,識別規范中的潛在差距和需求。
截至目前,TC14發布的最新規范見下表。
TC15 Multi Gig Interoperability and Compliance Tests(in progress)
TC15的研究對象是MultiGBASE-T1,對多千兆以太網的系統實現、互操作性、PCS和PHY控制創建測試規范。以下是對TC15各子組的總結:
- PMA測試規范:由Curtis Donahue和Rhode & Schwartz領導,目前正在分析測試結果并與Thomas
Stueber進行討論。 - 高級PHY特性:由Marvell(Cliff Fung)領導,自2月23日發布v.0.4版本后未收到反饋。
- 系統實現規范:目前沒有指定領導。
- 互操作性測試規范:由C&S組(David Bollati)領導,2021年第四季度發布草案。
- PCS和PHY控制測試規范:由Cariad(Sami Akin)領導,與UNH-IOL合作,在2023年底前完成MGBASE-T1 PCS和PHY控制的測試計劃草案。測試計劃的審查和實施預計將持續到2024年夏季。
截止目前,TC15發布的最新規范見下表。
TC16 EEE Interoperability and Compliance(in progress)
TC16負責EEE(Energy Efficient Ethernet)的互操作性和一致性。因為雖然802.3az定義了降低以太網PHYs功耗的方法,但現有標準不能確保EEE在汽車上的互操作性:與其他規范(如802.1AS)的一致性、PHY設備之間的電磁兼容性、統一的應用程序接口。因此,TC16創建EEE模式下的收發器EMC測試規范,以解決電磁發射和電磁免疫的問題,創建EEE的互操作性測試規范包括PCS、PHY控制和PMA的互操作性,PHY級別的互操作性,接口/配置,能力信令,以及節能分類/評級,與MACsec,TSN和TC10的共存性測試可能被納入規范或者作為單獨的測試規范。
2023年9月,EEE的互操作性測試規范草案完成編寫進入審查階段。另外,EEE模式下的收發器EMC測試規范與TC15合作編寫,并計劃在TC15的互操作性測試規范準備好后對齊,以便TC15有機會驗證并提供結果。
下一步計劃中,TC16在互操作性測試規范中還將解決與MACsec、TSN和TC10的共存性分析問題,關閉由TC15已經覆蓋的PCS、PHY控制和PMA要求部分,覆蓋PHY級別的互操作性要求,推遲定義接口/配置、能力信令到規范草案準備好。
截止目前,TC16發布的最新規范見下表。
TC17 MACsec Automotive Profile(in progress)
TC17為汽車網絡中的MACsec(媒體訪問控制安全)技術制定適用的配置文件和部署策略。MACsec作為車載網絡安全的重要補充,一些OEM已經著手開發,但車載領域需要簡化(去掉未使用的選項)并進行一些具體調整(如超時等)。特別是關鍵分發方案(Master Key Agreement,MKA)中指定的密鑰分配方案提供了許多選項,但并非所有選項都適合汽車應用。因此,TC17的目標是創建針對汽車行業的配置文件,確保MACsec和MKA在車載網絡中的有效和安全應用;制定在10BASE-T1S上部署MACsec的策略(Multidrop和外圍設備);設計不損害安全性的前提下跨供應商工作的MKA;指定MACsec與特定網絡用例(如PTP/TSN、VLANs、診斷)的交互。
2023年,TC17成功進行了Plug-fest測試活動和概念驗證,參與者包括Keysight、Technica Engineering、Texas Instruments、NXP、Broadcom和Marvell,驗證了不同供應商設備的兼容性和互操作性。另一亮點是對最小可行初始化配置的驗證,這些配置對于確保兼容性和互操作性至關重要。
將來,TC17計劃在AEC’24上舉行的Plug-fest進一步擴大參與的供應商數量,深入研究MKA的性能,以及獲取關于啟動時間、延遲和鏈路飽和度等方面的寶貴見解。這些努力將加速MACsec技術在汽車網絡中的應用,提高其在實際環境中的可靠性和效率。
注:AEC’24指Automotive Ethernet Congress 2024,即2024年的車載以太網大會
結語
經緯恒潤作為OPEN聯盟會員和AUTOSAR聯盟的高級合作伙伴,長期為國內外各大OEM和供應商提供涵蓋TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB、TSN、DDS等技術領域的設計和測試咨詢服務,積極研發和探索車載網絡前沿技術的工程應用。通過多個項目的實踐經驗,已建立了高質量、本土化的設計與測試一體化解決方案,為整車網絡架構提供可靠支持。