车载以太网的链路层协议
以太网的低廉成本和灵活性使它成为汽车互联设备的有力竞争者，不过现有车载网络如FlexRay中的确定性TDMA的行为，对于安全关键应用的优势远远高于使用CDMA模式的以太网，因为它不能保证确定的行为。有相当数量的文献论述解决汽车领域以太网对实时关键数据的传输问题，目前技术最为成熟的两项技术是以太网音频视频桥接（AVB）和时间触发以太网（TTEthernet）。
（1）IEEE时间敏感网络TSN
以 太 网音 视 频桥 接 技术（EthernetAudio/VideoBridging，AVB）是在传统以太网络的基础上，使用精准时钟同步，通过保障带宽来限制传输延迟，提供高级别服务质量以支持各种基于音视频的媒体应用。IEEE音频视频桥接（AVB）工作组在 2012 年 11 月正式更名为“时间敏感网络工作小组”（Time-Sensitive Networking，TSN），由于AVB这一缩写在车载以太网领域已经广为使用，因此在本文仍然使用了 AVB 的概念。继承了AVB的传统，时间敏感网络TSN也不是单一的标准，而是由一个系列标准组成，并且在 TSN 的 PAR 信息中提出了第二代AVB的概念。
其中AVB标准包括：
IEEE802.1AS：精准时钟定时和同步（gPTP）
IEEE802.1Qat：流预留协议（SRP）
IEEE802.1Qav：时间敏感流的转发和排队（FQTSS）
IEEE802.1BA：音频视频桥接系统，定义 AVB 配置文件
在更名为TSN后，对部分原标准进行了修订，同时增添了几个性能改进标准，包括：
IEEE802.1ASbt：增强功能和性能改进，基于 IEEE802.1AS-2011修订定时和同步
IEEE802.1Qbu：新增项目，基于 IEEE 802.1Qav 修订框架抢占切换
IEEE802.1Qbv：新增项目，基于 IEEE 802.1Qav 修订增强流量调度
IEEE802.1Qca：支持路径控制和登记冗余网络
IEEE802.1Qcc：流预留协议（SRP）的增强功能和性能改进
IEEE802.1CB：帧复制和消除的可靠性，支持无缝冗余IEEE802网络
AVB协议集如图4所示。
802.1AS协议根据最佳主时钟算法（BMCA）选定同步基准节点，使用高精度时间作为基准节点的同步时钟，802.1AS在网络物理层上为数据包提供时间戳服务，这个时间戳存在于对时间敏感的数据包报头上面。IEEE802.1AS的时间同步能力源于 IEEE 1588协议。
802.1Qa 流预留协议（SRP）是对音视频数据流发送端和接收端服务请求的管理协议，多重数据流预留协议（MSRP）目前只支持两种类型数据流，A类或者B类，两者区别体现在帧大小和帧速率上，802.1Qat标准保证这两类数据在7跳内的最大的端至端延迟，A类为2 ms，B类为50 ms。
802.1Qav是实时数据流的转发和队列控制协议，为数据流发送端和交换节点提供一个成形的数据流服务。IEEE802.1Qav定义了8个业务类，并预期至少有一个必须作为 SR类。未使用的 SR类数据流都留给尽力而为，没有任何带宽预留或保证。每个流量类别都有一个优先级（从0到7，其中7是最高优先级）。
802.1BA标准是一个定义AVB配置的文件，定义了AVB 在不同市场的技术规格书，例如针对车载系统等不同应用环境给出的不同技术要求，明确哪些技术要求是强制的、哪些是选项，以及一些技术参数的微调，例如输出电压等。
（2）TTEthernet
时间触发以太网（TimeTriggered Ethernet，TTEth-ernet）是一种基于802.3以太网之上的汽车或工业领域的实时通信候选网络，它允许实时的时间触发通信与低优先级的事件触发通信共存，使以太网具备满足高安全等级的系统要求的同时，依然可以承担对实时性要求不过分严格但仍然有高带宽的以太网传输需求。由TTTech公司开发的TTEthernet已经通过美国汽车工程师学会（SAE）的标准化（SAEAS6802。
TTEthernet协议控制框架如图5所示。
TTEthernet在时钟同步机制上引入了IEEE1588 V2中的 P2P 透明时钟（transparent clock）的概念，利用透明时钟、步固化函数（Permanence Function）、压缩函数（Compression Function）的支持获得精确时钟。在同步时钟的基础上建立全双工交换式网络结构的周期性任务调度表，周期性任务表有静态与动态的两种使用方法。
TTEthernet在单一网络中可以同时满足不同实时和安全等级的应用需要，支持三种不同的消息类型，时间触发（TT）、速率约束（RC）和尽力而为（BE）。TT 消息优先于所有其他类型，而RC帧是保证提供预留的带宽，BE帧可以看做是标准以太网。这三种不同的数据帧都采用标准的以太网帧格式，只是type域的值有所不同。TTEthernet的主要优点是TTEthernet交换机允许被抢占，TT消息在整个系统传输中具有最高优先级，也就是低优先级的消息被中断并存储在交换机的缓冲区，让TT消息优先发送，因此类似于以太网AVB，为了使用该系统，内网交换机必须实现TTEthernet标准。
TTEthernet数据流如图6所示。
比较TTEthernet与FlexRay的适用性，通过计算两种协议在典型场景下的抖动和延迟，考虑到TTEthernet可以提供更高的带宽，认为对于 FlexRay 时间触发的车辆通信，TTEthernet 是一种可行的替代网络。
在汽车应用中可能使用TTEthernet的情况有：
（1）高级驾驶员辅助系统（ADAS），得益于高带宽和TT通信的结合。
（2）多媒体，高带宽可靠数据通信，保证数据传输速率的音频和视频，是TTEthernet目前最有可能的应用领域。此外，通过使用TTEthernet可以将驾驶辅助系统和信息娱乐系统集成到同一个网络。
（3）X-By-Wire线控系统，TT服务提供的强实时通讯，容错和故障运行，可以满足这些系统的通讯要求。表2对比了目前最成熟的两项以太网技术，时间敏感网络TSN和时间触发以太网（TTEthernet）。
（原文转载自：《下一代汽车网络：车载以太网技术现状与发展》，作者：呼布钦，秦贵和，刘颖，于赫，吴星辰，吉林大学计算机科学与技术学院，吉林大学公共计算机教学与研究中心）
