TSN/A Conference 2019 Bedarf für Echtzeit-Kommunikation treibt TSN im Auto

TSN-Einsatz im Auto

Harald Zweck von Infineon brachte den Teilnehmern das Automotive TSN Profile IEEE P802.1DG näher. Die Motivation zum Einsatz von TSN im Auto sieht Zweck darin, dass man in den Steuerschleifen im Auto auf deterministische Kommunikation mit niedriger Latenzzeit angewiesen sei. Ethernet-Vernetzung mit TSN-Funktionen unterstütze den Datenfluss von den Sensoren zum Rechner und dann zu den Aktoren. Für 2020 sieht Zweck 1 Mrd. Ethernet-Knoten in Fahrzeugen, bei 100 Mio. Fahrzeugen geht er von 10 Knoten/Fahrzeug aus. Das bedeute, dass kosteneffiziente Lösungen gebraucht werden. Bis 2025 könnte die Zahl bis auf 50 Knoten/Fahrzeug steigen und für 2026+ sieht er sogar mehr als 100 im Bereich des Möglichen. Für Neulinge auf dem Gebiet Automotive TSN empfiehlt Zweck ein Tutorial.

Dr. Stefan Poledna von TTTech in Österreich beleuchtete »TSN als das Fahrzeug-Backbone für autonomes Fahren«. Für neue Fahrzeuggenerationen sieht Poledna die Konsolidierung von Domänenrechnern in Richtung einer zentralen In-Car Compute Platform (ICCP), die redundant ausgelegt ist und zwei ICCPs über einen ebenfalls redundanten Dual-Ethernet-TSN-Link verbindet. Damit lassen sich »Fail-operational«-Funktionen realisieren. Mit einer Zentralisierung der Rechnerarchitektur im Fahrzeug geht künftig eine Zonen-Architektur einher, bei der es vier Zonen (vereinfacht gesagt die vier Fahrzeugecken) gibt. Jede dieser Zonen besitzt einen »IO-Hub«, der mit Nachbar IO-Hubs und den ICCPs vernetzt ist. Darauf aufbauend lassen sich dann Funktionen, wie autonomes Fahren, realisieren. Dazu stellte Poledna »MotionWise« vor, eine serienerprobte Sicherheitssoftwareplattform für automatisiertes Fahren, die ASIL D nach ISO 26262 erfüllt. Die OEMs können dabei von den Erfahrungen von TTTech profitieren, die mit bereits auf dem Markt befindlichen automatisierten Fahrlösungen der Stufe 3 sowie der Stufe 4 und 5 in der Testphase gewonnen wurden. Eine Grundvoraussetzung für die Umsetzung von automatisiertem Fahren ist eine zeitgetriggerte Kommunikation mit deterministischem Scheduling, wie sie TSN bietet.

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TSN im Auto

Time Sensitive Networking (TSN) hält im Auto Einzug.

Mit »TSN und Security: Datenströme filtern und policing« befasste sich Rajeev Roy von NXP. Dabei spannte er den Bogen von der Datenstrombehandlung über Angriffsszenarien bis zur Erkennung von Eindringlingen. Dem »Per Stream Filtering and Policing« (PSFP) liegt der Substandard IEEE 802.1 Qci zugrunde. Von Interesse ist hier der Forwarding Prozess in einer TSN-Bridge, der sechs Schritte umfasst: Stream ID, Stream Priority, Gate ID, Filter, Flow Meter und Counters. Roy zeigte anhand eines DoS-Angriffsszenarios, wie sich die PFSP-Funktionen zur Abwehr solcher Angriffe nutzen lassen.

Ashok Kumar von der Visteon-Tochter AllGo embedded erläuterte die Herausforderungen bei der Implementierung von TSN im Auto. Zeitkritische Anwendungen im Auto seien beispielsweise die Sensor-Fusion von ADAS-Systemen und die Audio-/Video-Synchronisation. Kumar legte dabei eine Zonen-Architektur mit Zentralrechner und Ethernet-Vernetzung zugrunde. Zum Management von Latenzzeiten und des Quality of Service komme dem »Traffic Shaping« eine kritische Rolle zu. Dabei sieht Kumar keine universelle Lösung, vielmehr müsse der Traffic Shaper auf die Systemkonfiguration abgestimmt werden. »Time Aware Shaper« stellen keinesfalls die beste Lösung für alle Anwendungsfälle dar.