车载以太网技术全景-网络基础理论篇

1. 网络核心概念

1.1 网络分类与拓扑
  • 按规模:LAN(局域网,车载核心)、WLAN(无线局域网,Wi-Fi)、WAN(广域网,V2X 后端)。
  • 按拓扑:总线型(CAN/LIN)、星型(以太网,核心为交换机)、环形(MOST)、树型(大型以太网互联)。
1.2 关键性能指标
  • 带宽:网络理论传输能力(如 100Mb/s);吞吐量:实际有效数据传输速率(受开销、干扰影响)。
  • 延迟:数据从发送到接收的时间,实时应用(如 ADAS)需严格控制;双工模式:全双工(同时收发)、半双工(交替收发)、单工(单向传输)。
  • QoS:服务质量,通过带宽预留、流量调度确保关键数据优先传输(如 AVB 音视频同步)。
1.3 交换与传输机制
  • 电路交换:预先建立专用通道(如传统电话网),不适合车载动态数据交互。
  • 分组交换:将数据拆分为帧 / 包传输,支持多设备共享资源,是以太网核心机制。
  • 传输方式:单播(点对点)、广播(全网覆盖)、组播(特定组设备)。

2. OSI 参考模型(七层架构)

层级 核心功能 车载以太网相关技术
应用层(7) 提供具体应用服务 车载诊断、音视频应用
表示层(6) 数据格式转换、加密 数据压缩、安全加密
会话层(5) 建立 / 管理 / 终止会话 连接控制、会话同步
传输层(4) 端到端可靠传输 TCP(可靠)、UDP(实时)
网络层(3) 路由、寻址、分片 IP(IPv4/IPv6)、ARP、路由协议
数据链路层(2) 帧封装、MAC 寻址、差错检测 以太网 MAC、VLAN、AVB 调度
物理层(1) 硬件接口、编码、 signaling BroadR-Reach、RTPGE、线缆 / 连接器
核心概念
  • PDU(协议数据单元):各层传输的数据单元,含头部 + 负载(如帧、包、段)。
  • 封装 / 解封装:数据从应用层向下传输时,每层添加头部信息;接收端反向移除头部。
  • 垂直接口:同一设备内相邻层的交互接口;水平协议:不同设备同层间的通信规则。
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