平常和客戶交流，經(jīng)常被問到的跟車載TSN相關(guān)的問題，借著回答闡述一下我對(duì)車載TSN的理解，希望能給大家一些啟發(fā)。

這是我最經(jīng)常聽到的一個(gè)問題。業(yè)界對(duì)于TSN在車載網(wǎng)絡(luò)部署前景的擔(dān)憂，大部分來自于對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的不確定。我個(gè)人完全理解這樣的看法。TSN應(yīng)用場(chǎng)景的缺乏，可以進(jìn)一步細(xì)分到兩個(gè)層面：

a. 現(xiàn)階段對(duì)高帶寬+確定性需求最大的自駕域部分，以太網(wǎng)并不是主要的基礎(chǔ)設(shè)施，自然也就談不上TSN的應(yīng)用了。

Figure1 華為CCA架構(gòu) - 摘自東吳證券研報(bào)

我們來看華為CCA架構(gòu)。以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)確實(shí)部署了，但自駕相關(guān)的傳感器（攝像頭/毫米波雷達(dá)/激光雷達(dá)）并沒有上環(huán)網(wǎng)而是直連MDC，數(shù)量最多且重要性最高（基于純視覺路線的流行）的攝像頭用的是名為GMSL（Gigabit Multimedia Serial Link）的串行鏈接技術(shù)，毫米波雷達(dá)用的是CAN，只有激光雷達(dá)使用以太網(wǎng)且是點(diǎn)到點(diǎn)直連，這種架構(gòu)下TSN毫無用武之地。

b.即使有符合TSN特點(diǎn)的使用場(chǎng)景，架構(gòu)設(shè)計(jì)人員依然有其他選項(xiàng)可以繞過。

Figure2 基于區(qū)域控制器的架構(gòu)示意圖-1

如上圖所示，假如兩個(gè)紅五星標(biāo)記的執(zhí)行器基于應(yīng)用需求要做同步，由于他們接到了不同的區(qū)域控制器，問題便轉(zhuǎn)換為區(qū)域控制器之間的同步，使用TSN協(xié)議族中的IEEE 802.1AS通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)控制器間的同步是一個(gè)理所當(dāng)然的選項(xiàng)。但還有沒有其他路徑呢？當(dāng)然有。

Figure3基于區(qū)域控制器的架構(gòu)示意圖-2

如上圖，只要控制器上有足夠的端口，直接把右車身的執(zhí)行器連到左后區(qū)域控制器就行了，同一控制器處理端口間同步是相對(duì)容易的事情。這個(gè)操作增加了線束成本的同時(shí)減少了協(xié)議部署的成本和網(wǎng)絡(luò)與控制器協(xié)同工作的成本，從可行性的角度上看完全說的過去。所以TSN又悲催的被退居二線了。

綜合以上兩點(diǎn)，那TSN在車載領(lǐng)域就沒戲了嗎？我從一個(gè)跨界人士的視角出發(fā)斗膽說兩句，其實(shí)也沒那么悲觀。

首先咱們明確一個(gè)觀點(diǎn)：應(yīng)用為王，網(wǎng)絡(luò)是用來輔助應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的。這在哪行哪業(yè)都一樣，道理很簡(jiǎn)單，應(yīng)用是C端可見用來賣錢的，網(wǎng)絡(luò)本身是賣不出錢的，所以根據(jù)應(yīng)用需求來設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)是天經(jīng)地義的。但應(yīng)用是一成不變的嗎？不僅不是，而且肉眼可見迭代的速度越來越快。這時(shí)候如果還本著“能跑就行”的原則來設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，無異于一個(gè)老媽子追在應(yīng)用屁股后面摞補(bǔ)丁，用稍微長(zhǎng)遠(yuǎn)一點(diǎn)的眼光來看其實(shí)是不經(jīng)濟(jì)的。比如前面提的執(zhí)行器同步的例子，這版需求是滿足了，下一版需求如果是四個(gè)角上的執(zhí)行器同步咋辦，再拉兩根線？反之在以太網(wǎng)上基于AS實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，看似大炮打蚊子，實(shí)則建立了一個(gè)有彈性可擴(kuò)展的架構(gòu)，之后跟同步相關(guān)的需求都可以納入到同一個(gè)框架里輕松解決，以不變應(yīng)萬變。高瞻遠(yuǎn)矚加腳踏實(shí)地，在可行性和前瞻性中間找一個(gè)平衡，有難度但很有價(jià)值。綜上所述我認(rèn)為，以太環(huán)網(wǎng)加TSN的解決方案至少會(huì)長(zhǎng)期作為一個(gè)選項(xiàng)存在。

Figure4 華為CCA的理想形態(tài) - 摘自東吳證券研報(bào)

其次，我對(duì)TSN的信心也部分來自于對(duì)于以太網(wǎng)技術(shù)的信心，相信他在車載網(wǎng)絡(luò)中占的地盤未來還能再擴(kuò)一擴(kuò)。以太網(wǎng)技術(shù)誕生40多年，在很多領(lǐng)域其實(shí)是以挑戰(zhàn)者的身份出現(xiàn)最后占據(jù)了統(tǒng)治地位，比如在電信網(wǎng)絡(luò)中挑落ATM技術(shù)，在高性能計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中擊敗Infiniband技術(shù)，車載網(wǎng)絡(luò)里面對(duì)MOST他也是后來居上。以太網(wǎng)所依仗的優(yōu)勢(shì)無非這幾點(diǎn)：（速率）量大管飽，沒有專利墻，協(xié)議簡(jiǎn)單（CAN更簡(jiǎn)單，但速率上有先天劣勢(shì)），行業(yè)應(yīng)用廣泛可以互相借鑒。大家發(fā)現(xiàn)沒有，這里所有點(diǎn)其實(shí)都命中同一個(gè)關(guān)鍵詞就是“省錢”。盡管現(xiàn)階段車載以太網(wǎng)的成本并沒有太大優(yōu)勢(shì)，我還是相信隨著滲透率的提高，以太網(wǎng)在不久的將來會(huì)成為最經(jīng)濟(jì)的選擇。

回到前文提到的自駕域，滲透率最高的攝像頭通信目前SerDes（GMSL是其中一種實(shí)現(xiàn)方式）占據(jù)主流，那以太網(wǎng)還有機(jī)會(huì)嗎？我認(rèn)為是有的，比如Marvell就一直在推以太網(wǎng)傳攝像頭數(shù)據(jù)的方案。

Figure5 基于以太網(wǎng)的攝像頭通信 - from Marvell

原因可能有幾個(gè)。未來以太網(wǎng)成本降低會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)。近一兩年涌現(xiàn)的車載算力集中化的實(shí)現(xiàn)可能將過往攝像頭自帶的圖像處理/視頻壓縮等能力轉(zhuǎn)移到自駕域控上，而無壓縮原始視頻的傳輸會(huì)對(duì)通信鏈路提出更高的帶寬需求（1Gbps to 10/25Gbps），而這超出了SerDes的能力范圍。另外基于車載應(yīng)用的日新月異，我無責(zé)任拍個(gè)腦袋，也許未來會(huì)有傳感器間互動(dòng)的需求？那基于分組交換的以太網(wǎng)比點(diǎn)到點(diǎn)的Serdes實(shí)現(xiàn)起來方便多了。

綜上所述，以太網(wǎng)在自駕域乃至整個(gè)車載網(wǎng)絡(luò)中的地位可以說“未來可期”，作為以太網(wǎng)小弟的TSN日子也不會(huì)太差，大家要有信心。

這個(gè)一般是深入研究和動(dòng)手實(shí)踐過TSN的人會(huì)提的問題，我之前也有相同的認(rèn)知，但仔細(xì)想想，其實(shí)還是有進(jìn)一步推敲的空間。首先我們要明確在這個(gè)場(chǎng)景中應(yīng)用TSN的目標(biāo)，追求的究竟是低時(shí)延，還是低抖動(dòng)（確定性）？

如果追求的是低時(shí)延，那可以說這個(gè)抱怨是個(gè)偽命題，我舉個(gè)例子來說明這一點(diǎn)：我所在的寫字樓，寄過來的包裹都是統(tǒng)一發(fā)到大樓物業(yè)，物業(yè)保安每三天才給我送一次，那我會(huì)拒絕隔天能到的順豐而選用2-3天能到的郵政嗎？反正都一樣？那顯然是不會(huì)的，最后這一段我可以有各種辦法，可以投訴保安讓他們勤點(diǎn)送，可以要求改規(guī)則讓順豐直接送上來，我自己跑跑腿去取也是可以的，肯定不會(huì)選擇的是接受那個(gè)慢的快遞。同樣道理，當(dāng)上層軟件拖累了整體系統(tǒng)的時(shí)延指標(biāo)，要做的事肯定是去優(yōu)化上層軟件而不是反過來質(zhì)疑網(wǎng)絡(luò)。木桶的裝水量取決于最短的那塊板，但正常的思路是去補(bǔ)短板，而不是對(duì)著長(zhǎng)板說“你們的意義何在”。

Figure6 順豐特快

如果追求的是確定性，那確實(shí)是個(gè)問題，因?yàn)榉菍?shí)時(shí)系統(tǒng)從理論上就無法保障時(shí)延的確定性。所以我們應(yīng)該從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的層面做把關(guān)，對(duì)于有整體確定性要求的系統(tǒng)，光靠TSN是無法滿足的，必須搭配實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

Figure7 RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

TSN作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的底層協(xié)議被用于承載時(shí)間敏感的業(yè)務(wù)流，跟TSN相關(guān)的測(cè)試包含兩類，第一類是針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施本身的測(cè)試，第二類是給定基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)針對(duì)業(yè)務(wù)的測(cè)試，本文主要討論第一類測(cè)試。

針對(duì)TSN本身的測(cè)試，首要的自然是功能測(cè)試。我們很多時(shí)候也說一致性測(cè)試，這個(gè)說法是從其他以太網(wǎng)協(xié)議比如TCP/IP協(xié)議測(cè)試?yán)^承過來的，從測(cè)試目標(biāo)上來看他跟功能測(cè)試是一回事。由于TSN協(xié)議族比較龐大，車載應(yīng)用一般并不需要用到所有的協(xié)議，因此挑選需部署的協(xié)議進(jìn)行測(cè)試即可。IEEE 802.1 TSN協(xié)議族中的絕大部分均已凍結(jié)，所以功能測(cè)試用例本身一般沒有太大爭(zhēng)議。

Figure8 TSN協(xié)議族

接下來是性能測(cè)試，這點(diǎn)爭(zhēng)議就大很多，因?yàn)榻^大部分標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)定這個(gè)。此時(shí)讓我們call back前文的兩個(gè)觀點(diǎn)：“TSN是用來輔助應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的”，“應(yīng)用迭代的速度越來越快”。定一個(gè)相對(duì)較高的性能要求，有助于降低未來面對(duì)應(yīng)用迭代時(shí)被迫調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的可能性。典型的性能要求包括時(shí)鐘同步精度/時(shí)隙精度/單跳網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延抖動(dòng)最大值等。

Figure9 IEEE 802.1AS時(shí)鐘同步精度要求

最后還有可靠性/穩(wěn)定性/魯棒性測(cè)試。這里需要針對(duì)corner case進(jìn)行設(shè)計(jì)，如各種故障（鏈路/節(jié)點(diǎn)），非法消息，突發(fā)流量等等。我特別建議增加長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性驗(yàn)證的測(cè)試，一些在前面功能/性能測(cè)試中沒有顯現(xiàn)的問題有可能在這一步被篩出來，也有助于減少后續(xù)系統(tǒng)測(cè)試甚至實(shí)車測(cè)試中遇到各種奇怪問題的概率。

Figure10 AS系統(tǒng)中鏈路與主節(jié)點(diǎn)均故障的corner case