在未来几年，汽车线束将从不同协议的异质网络转变为分层的同质以太网网络。在这种新情况下，模拟真实车辆网络的实验室测试台需要分析工具，以支持它们在车内通信过程中进行验证。
汽车向以太网聚合原因随着汽车内部技术变得越来越复杂，相互间的联系变得越来越紧密，最新的应用程序和功能正在对带宽、延迟、同步、高可用性、QoS和降低成本提出更高的要求。而当前和传统上在汽车领域使用最广泛的协议（如CAN、LIN、MOST、FlexRay等）已不再能满足这些即将到来的需求。在这种情况下，以太网在IVN（车载网络）领域就显示出了它领先地位，因为与上述其他协议相比，以太网具有许多优势（见下表）。
表1 汽车领域中最常用协议的简要对比
与许多其他领域（航空航天、铁路、工业自动化等）一样，以太网的聚合在汽车领域也成为现实。MarketsAndMarkets预计，到2024年，汽车以太网市场将从2019年的16亿美元增长到44亿美元。Frost&Sullivan表示，到2022年，汽车以太网端口的总数预计将高于所有其他以太网端口的总和。
汽车IVN体系结构演变
从历史上看，汽车中的电子系统被划分为几个“领域”（主要是动力总成、底盘、车身、舒适性和诊断）。但近年来出现了一些新的“领域”，如信息娱乐、驾驶员辅助、车载体验、C-V2x、雾和云后端等。
图1“中央网关+域控制器”架构
在传统方法中，每个域都基于一个专用的ECU（电子控制单元），有一个独立的控制系统，是用于域内每个特定主要功能。如今，域之间有了更多的交互和依赖，但它们通常仍然有独立的控制系统。此外，由于历史问题，大多数传统域内的通信仍然基于非以太网协议。因此，“中央网关+域控制器”架构是未来汽车中最常用的架构之一。
如上图所示，这种基于中央网关的新型架构需要一个基于以太网的主干网（所谓的“聚合主干网”），连接分布在整个汽车中的所有不同域。该中央网关是一种以太网多端口路由器/交换机，具有额外的车辆控制级别功能。同时，有一个特定于域的网关将每个域与以太网骨干网连接起来。当域内的协议也是以太网时，该域网关就变成了一个域交换机，因为它以某种方式作为常规以太网交换机运行。
未来几年，汽车线束将从不同协议的异质网络（CAN、LIN、MOST、FlexRay等）转变为分层同质以太网网络。这种变化将使汽车内部的通信更加高效和统一。
挑战
一家Tier1公司开发一种新的域网关，用于将驾驶员辅助系统和信息娱乐域连接到车内的聚合骨干网络。这两个域使用一个单独的域网关，因为它们都属于一个汽车宏观功能，即ADAS服务。
这些域中使用的协议是支持AVB音频视频桥接的以太网。在这种情况下，域网关扮演着一个具有特定和应用程序定制功能的多端口以太网交换机的角色，例如以太网AVB支持。以太网上的AVB是对IEEE802.1规范的一组扩展，它使本地以太网能够使用传输时间并损失敏感的音频/视频数据。
图2 多端口以太网域网关
在该域网关的验证过程中，一旦在实验室测试台上反应真实的车辆网络，该公司就面临如下问题：
● 需要在测试台上记录流量，以便为域网关的模拟模型提供尽可能真实的流量。
● 需要在特定条件下记录特定的帧/数据包。例如，假设需要在IEEE802.1AS 平面上记录特定时间标记之后的所有IEEE802.1Qat帧。
出于这些目的，不仅有必要记录流量，而且有必要将时间戳与任何记录的数据包一起保存，并能够实时过滤和解析网络部分中的流量。
解决方案
为了满足汽车行业的类似需求，Relyum推出了RELY-REC，这是一种高度专业化的分析工具，可无缝捕获以太网流量，并可记录所有存储信息的时间戳。
图3 RELY-REC流量记录器外观
RELY-REC作为独立的设备以低功耗紧凑的结构嵌入了监视、过滤、时间戳和捕获最复杂以太网网络流量的所有逻辑。
对于本文档中描述的特定用例，RELY-REC将以TAP模式安装在“被测网络”网络链路中，允许通过其服务端口同时远程检索记录的流量（PCAP格式）。
图4 RELY-REC TAP配置
结论
第一个结论是以太网融合在汽车网络中已经成为现实。因此，在汽车网络中对新设备的验证和集成提出新的需求：
● 一致性测试。其目的是验证协议的一致性和互操作性，包括汽车堆栈和组件的TCP/UDP/IP一致性测试。
● 协议验证和性能测试。其主要目的是验证基于数据平面的应用程序性能，以及较低级别的同步平面精度和行为。
● 中央网关和域网关以太网交换功能测试；AVB能力，获得每个服务类别（Qos）预期丢包、带宽和延迟、链路故障后的切换和聚合时间、某些节点行为不当情况下的行为等。
将这些要求转化为更准确的测试项：
● 查看网络中传输的实时流量。
● 过滤动态流量
● 收集实时数据，根据车辆同步平面打时间戳（如IEEE 802.1AS）
● 基于多个可配置的用户定义事件触发数据捕获操作
● 将数据保存到数据记录器内部，然后传输到PC进行后期分析。
图 5 RELY-REC 触发条件和动作配置示例
RELY-REC是一款由Relyum开发的独立数据记录设备，符合上述所有功能。
另外它是一种支持TSN的设备，为汽车IVN网络的下一步测试服务。
RELY-REC设备
在关键系统中，能够在帧级别分析网络通信以进行测试和取证是至关重要的。此外，这种分析的有效性将受到基础设施将帧与公共时间参考相关联的能力的限制。为此，Relyum开发了RELY-REC，这是一种能够检查、标记和记录常规以太网和TSN以太网流量的设备，使用与所分析网络相同的IEEE802.1AS协议。
该设备主要优点是其适应性强，可适用于任何场景，这要归功于其多媒体多速率以太网端口，该端口基于SFP模块，支持汽车行业中使用各类接口。
该设备包括一个强大的触发工具，可以根据嵌套条件（AND、OR）定义触发器，并将多个操作链接到一个触发器。
支持多种输入类型的条件（模拟/数字输入信号、来自第三方系统的告警和信号、时间表、同步丢失、数据包检查），并连接到输出操作（流量记录、电子邮件通知、SNMP陷阱、syslog消息、告警输出）。
为了简化对存储流量的访问，RELY-REC支持用于存储优化和高效监控的可配置过滤器。这些过滤器可以由最终用户基于Wireshark语义进行定制，也可以使用基于第2层和第3层的预定义字段。
此外，RELY-REC允许通过服务端口远程访问内部存储的记录。设备中提供的带有时间戳的事件日志简化了触发器与相应记录的相关性。关于RELYUM
Relyum旨在为关键系统的联网、同步和网络安全提供创新解决方案。其产品组合基于SoC-e技术，被专注市场研究的知名公司Markets&Markets认定RELYUM公司是汽车以太网市场的主要关键和创新供应商。
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