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基于时间敏感网络的智能网联汽车网络架构设计与调度研究
| 论文题名： | 基于时间敏感网络的智能网联汽车网络架构设计与调度研究 |
| 关键词： | 智能网联汽车;时间敏感网络;架构设计;传输调度 |
| 摘要： | 汽车技术正沿着智能化、网联化的方向发展，对车载网络的数据传输提出了更高要求。现有的基于CAN总线的车载网络架构在传输带宽和可扩展性等方面受到限制，存在实时性差、负载率低、通信速率慢、传输数据包小、网络带宽低等问题，难以满足智能网联汽车海量的信息传输与车辆的实时控制等问题，时间敏感网络（Time-SensitiveNetworking,TSN）的出现为解决上述问题提供了新的技术手段。 TSN是基于传统以太网开发的一套协议规范，用于解决设备间实时、确定和可靠的数据传输，对车载网络中关键数据的确定性传输具有重要意义。本文以车载TSN为研究对象，以保障车载网络中时间敏感数据的实时性和确定性传输为目标，重点研究了智能网联汽车的网络架构和车载TSN中的调度问题，主要研究工作如下： （1）分析了TSN通信协议标准和传输调度机制，根据车载网络架构的发展趋势，设计了基于TSN的域集中式和中央集中式的智能网联汽车通信网络架构； （2）考虑车载网络中数据传输的性能要求，基于TSN的时间感知整形机制，针对两种不同的网络架构，提出了不同的调度模型，为车载关键数据传输的实时性和确定性保障； （3）时间触发的调度是NP完全问题，调度性能受网络拓扑、带宽、缓存等资源和周期性业务流的数量、实时性需求的影响，当调度约束的规模和数据流的数量过大时，会严重影响调度的性能，为了化简调度规模，提升调度性能，提出了时间触发模型的等价化简算法； （4）利用仿真工具构建了车载TSN拓扑，并设计了实验方案对本文提出的调度方法及等价化简技术进行了验证。结果表明本文所提出的调度方法能够保证车载数据端到端时延及确定性需求，所提出的等价化简技术能够有效提升调度性能。 |
| 作者： | 王腾 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赵晓敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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