Estudo exploratório de redes 10BASE-T1S em sistemas críticos

Abstract

Este relatório apresenta os resultados do plano de trabalho "Estudo Exploratório de Redes 10BASE-T1S em Sistemas Críticos", desenvolvido no âmbito do projeto de pesquisa TrustCPS – On the Secure and Safe Execution of Critical Cyber-Physical Systems (CNPq, Chamada de Bolsas de Produtividade em Pesquisa 2023). O trabalho investigou a viabilidade do padrão Ethernet automotivo IEEE 802.3cg (10BASE-T1S) como alternativa ao barramento CAN/CAN FD em arquiteturas veiculares zonais, com foco na medição de latência e na integração entre protocolos. Foi implementado um gateway zonal em uma plataforma RISC-V (VisionFive 2), responsável por traduzir quadros CAN em pacotes IEEE 1722 (Automotive Control Frame) para transmissão sobre um barramento 10BASE-T1S com PLCA, com priorização de tráfego por faixas de identificador CAN e otimizações de tempo real leve. A validação experimental foi realizada com instrumentação profissional (analisador Vector e software CANoe), permitindo caracterizar tanto a latência interna de processamento quanto a latência fim a fim da comunicação, com e sem as otimizações aplicadas. Os resultados obtidos indicam latências na ordem de dezenas a algumas centenas de microssegundos, com redução consistente da cauda de latência quando as otimizações de tempo real são habilitadas. De modo geral, os resultados confirmam a viabilidade do 10BASE-T1S, combinado ao IEEE 1722 e a escalonamento consciente de prioridade, como solução determinística e de baixo custo para tráfego automotivo de criticalidade mista.