系统工程与电子技术 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (12): 4259-4268.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2024.12.35

• 通信与网络 • 上一篇    

基于多域冗余的车载时间敏感网络时间同步增强方法

罗峰1, 周杰1,*, 王子通1, 张晓先2, 孙志鹏3   

  1. 1. 同济大学汽车学院, 上海 201804
    2. 普华基础软件股份有限公司, 上海 200122
    3. 南昌智能新能源汽车研究院, 江西 南昌 330052
  • 收稿日期:2023-11-17 出版日期:2024-12-25 发布日期:2024-12-30
  • 通讯作者: 周杰
  • 作者简介:罗峰 (1969—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为车载网络总线、车载信息安全
    周杰 (1998—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为车载时间敏感网络
    王子通 (1998—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为车载时间敏感网络
    张晓先 (1967—), 男, 主要研究方向为汽车电子嵌入式软件
    孙志鹏 (1986—), 男, 博士, 主要研究方向为汽车电子
  • 基金资助:
    上海市浦东新区科技发展基金产学研专项(未来车)(PKX2022-W01);同济大学南昌智能新能源汽车研究院前瞻项目(TPD-TC202211-06)

Time synchronization enhancement method for in-vehicle time sensitive network based on multi-domain redundancy

Feng LUO1, Jie ZHOU1,*, Zitong WANG1, Xiaoxian ZHANG2, Zhipeng SUN3   

  1. 1. School of Automotive Studies, Tongji University, Shanghai 201804, China
    2. ISOFT Infrastructure Software Co. Ltd., Shanghai 200122, China
    3. Nanchang Automotive Institute of Intelligence and New Energy, Nanchang 330052, China
  • Received:2023-11-17 Online:2024-12-25 Published:2024-12-30
  • Contact: Jie ZHOU

摘要:

构建高可靠性的时间同步系统是车载通信应用领域的一项重要挑战。介绍车载时间敏感网络的时间同步机制以及多域冗余特性,并对采用多域时间同步实现链路冗余的方法进行简要分析。在明确指出多域时间选择的关键问题后,建立时间误差分析数学模型,用于深入分析误差来源。基于该模型,提出一种多域时间同步协议栈系统架构,并设计交替同步域选择算法和基于时间窗的最小跳数优先域选择算法。此外, 借助网络仿真平台构建仿真实验环境,对所提设计和算法进行评估。仿真实验结果表明,所提算法不仅确保链路冗余,而且可以有效提高时间同步的性能。

关键词: 时间敏感网络, 时间同步, 多域冗余, 链路故障, 车载网络

Abstract:

Building a highly reliable time synchronization system is a crucial challenge in the field of in-vehicle communication applications. The time synchronization mechanism and multi-domain redundancy characteristics of in-vehicle time sensitive network are introduced. The approach of achieving link redundancy through multi-domain time synchronization is briefly analyzed, pinpointing the key issues in multi-domain time selection. To address this, a mathematical model for time error analysis is established to examine error sources. Based on this model, an architecture for a multi-domain time synchronization protocol stack system is proposed. Additionally, an alternating synchronization domain selection algorithm and a time window-based minimum hop count priority domain selection algorithm are designed. Furthermore, a network simulation platform is utilized to construct a simulation experimental environment for evaluating the proposed design and algorithms. Simulation results indicate that the proposed algorithms not only ensure link redundancy but also effectively enhance the performance of time synchronization.

Key words: time sensitive network, time synchronization, multi-domain redundancy, link failure, in-vehicle network

中图分类号: