车载以太网拓扑分析

车载以太网系统——拓扑分析

车载以太网成本分析的一个很重要的层面就是拓扑结构，拓扑结构的不同则会大大影响着我们现阶段的硬件设备的设计包括：线束布线、收发器芯片、连接器、交换机、以及滤波器等，也会影响到软件（SW）的复杂程度。交换机是网络优化的主要因素，交换机增添了组建网络拓扑的灵活性，因此需要仔细考虑交换机在网络中所处的位置。

基于车载以太网的P2P的交换网络，全双工的工作模式，常规通信CAN的总线模式无法适用于以太网系统中；对于MOST的环线结构也存在着不易增加新节点、组网单一灵活性差等缺点；因此常规现阶段应用于车载以太网的拓扑结构主要是星型拓扑、树状拓扑、菊花链拓扑。

1.1菊链式拓扑

我们依然讨论一下菊链式拓扑结构其实是因为这种连接方式本身对于车载系统是可以成立的。菊链式的拓扑模型在这个过程中传输效率慢，信号要经过多次转发后才有可能到达接收节点。菊花链的最大缺点是一旦数据链路中的 某节点发生故障掉线之后，它下面连接的节点就不可能与其他节点进行数据通信，

尽管菊链拓扑存着诸多的缺点，在车载的以太网通讯中也并不是完全不可取的，对于节点较少的车型，我们采用菊链拓扑的方式可以大量的降低我们布线的数量及长度，同时也可以实现Device端的标准化，这个在一定程度上可以有效的降低成本，但是一旦节点增多，数据量增大那么菊链的缺点就会暴露出来。
      个人见解：菊链拓扑会逐渐淘汰，应该只会应用在一些低端车型中。
           

1.2星型拓扑

星型拓扑的核心的是选择一个ECU作为核心并集成了Switch模块，对于星型结构VW就曾应用于CAN 网络中，示意图如下：

星型拓扑的结构更加符合现阶段域控制器集成的思路，电子电气系统从分散排布到现阶段的集成思路，多个控制模块逐渐集成到域控制器中（Tesla的model3设计是两个域控制器），通讯速度较快，省略了多个ECU之间的通讯，交换机只需要放到其中的一个节点中（一般选取域控制器），其他节点省去了集成switch的硬件部分设计，但是同时依然存在一个很重要的问题那就是交换机的接口数量的设计，这也就影响着有多少个Sensors可以集成到这个域控制器下，这也就涉及到Domain的硬件设计的通用性、标准化。          
       对于星型结构影响信号稳定性很重要的因素就是分支长度，分支长度越小那么产生的信号也就越好，那就意味着星型结构的分支长度越少越好，但是对于集中式拓扑结构或造成某分支要跨越几乎整个车长来到域控制器处，因此信号的稳定性依然存在问题。

    个人见解：星型结构可以实现P2P的快速通讯，但是在布线上由于sensor的分散布置的可能性会导致布线成本的上升，一个Domain要集成一个交换机同时完成多个sensor的数据信息的交换，这就意味着接口的数量将会是巨大的，同时接口数量也缺少统一的设计标准，毕竟对于ADAS系统的硬件sensor的数量和布置以及电气架构的思路OEM还处于百家争鸣的阶段，尚没有达成共识。
           

1.2树型拓扑

树型拓扑的思想是按照树干的分支一样，类似于从树的底部往上的枝干情况不断的分离出来，对于分布结构可以在物理上产生非常清晰的结构图，具体示意图如下所示：

1、易于扩展：可以延伸出很多分支和子分支，因而容易在网络中加入新的分支或新的节点（设计之初就考虑到扩展的可能性，预留接口）；

2、易于隔离故障：如果某一线路或某一分支节点出现故障，它主要影响局部区域，因而能比较容易地将故障部位跟整个系统隔离开（通过掉线的方式使该节点被隔绝）；

3、降低看数据处理负载：数据处理分散展开，不完全依靠单一中心处理器，这样数据的处理分散降低了中心ECU数据处理负载；

4、树形结构在一定程度上减少了布线的数量和长度，节约了成本，在一定的程度上可以实现控制器交换机接口数量的标准化； 树形拓扑和星型拓扑具有相同的缺点就是对于中心控制器的依赖程度巨大，一旦中心控制器失效，整个数据结构都会失效。

个人见解：树型结构的即拥有灵活的扩展能力，也有较快的传输速度，在布线总量上也会有一定的优势，因此