车载Ethernet AVB/TSN框架下的多流属性注册协议研究与实现

摘要

近几年，随着车载多媒体娱乐系统、高级驾驶辅助系统（ Advanced Driver Assist System, ADAS）和车道偏离检测系统等应用在汽车上的普及，现有车载网络带宽不足的缺点逐渐凸显出来。车联网V2V（ Vehicle?to?Vehicle， V2V）技术、V2I（ Vehicle?to?Infrastructure， V2I）技术、5G技术和无人驾驶技术的到来随之带来了大量的数据流量，也对车载网络的带宽带来了巨大的挑战。因此，为了应对日益紧迫的带宽需求，急需提出一种新型的高带宽、低时延、易于配置的车载网络框架。车载时间敏感网络（ Time Sensitive Networking, TSN）是一种基于Ethernet AVB（ Audio Video Bridging）的新型网络。其中，Ethernet AVB是在IEEE802标准的基础上添加IEEE802.1AS、IEEE802.1Qat和IEEE802.1Qav以及其他相应辅助协议而形成的，旨在实现精准时钟同步、带宽预留、时延减少等功能。
　　本课题在某通信公司预研项目的支持下，主要研究IEEE802.1Qat协议，即多流注册协议（ Multiple Stream Re gistration Pr otocol，MSRP）。本文主要对MSRP协议及其用到的802.1ak协议（ Multiple Re gistration Pr otocol，MRP）进行了研究与实现。
　　首先，本论文分析了 MRP协议的架构，详细研究了 MRP协议的内容，主要包括属性声明组件、属性传播组件、状态机、定时器、事件类型、协议动作、报文字段以及属性传播过程。在MRP协议的基础上，深入研究了MSRP协议，主要包括：属性类型、报文字段、协议原语、MSRP协议特有的属性传播组件以及流带宽计算。然后，阐述了基于MRP协议和MSRP协议的带宽预留过程，给出了协议工作的流程。
　　接下来，本论文介绍了MRP协议和MSRP协议在终端上的实现。主要包括终端实现时所采用的软件架构、各个模块的功能、核心数据结构、主程序流程以及各个子程序的处理流程。紧接着，介绍了MRP和MSRP协议在桥上的实现细节，指出了桥上的实现与终端实现的不同，并详细的介绍了桥上特有的MAP模块的功能及处理流程，最终完成了本课题的研究与实现工作。
　　最后，本论文在合作方提供的编译平台上进行了交叉编译，并顺利移植到其提供的单板上，并在单板上进行了测试验证。各项测试结果均已达到协议给定的功能要求。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状及发展方向

1.3 论文研究内容及章节结构

1.4 本章小结

第二章 Ethernet AVB协议栈概述

2.1 Ethernet AVB/TSN产生的背景

2.2 Ethernet AVB网络的构成

2.3 Ethernet AVB协议栈介绍

2.4 Ethernet AVB在车载网络中的应用

第三章 MRP/MSRP协议分析研究

3.1 MRP协议概述

3.2 MRP协议研究

3.3 MSRP协议概述

3.4 MSRP协议研究

3.5 带宽预约过程

3.6 本章小结

第四章 MRP/MSRP协议终端上的设计与实现

4.1 模块设计与功能描述

4.2 主要数据结构设计

4.3 终端上程序处理流程详述

4.4 本章小结

第五章 MRP/MSRP协议桥上的设计与实现

5.1 模块设计与功能描述

5.2 主要数据结构设计

5.3 桥上程序处理流程详述

5.4 本章小结

第六章 移植与验证

6.1 硬件平台介绍

6.2 软件平台介绍

6.3 工具软件介绍

6.4 移植与验证

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

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