Как Tesla заменя вековната CAN шина

Всяко превозно средство на Tesla било пълно с модерни и усъвършенствани функции и имало масивна сложна мрежа от устройства, захранващи това - от FSD и информационно-развлекателни компютри до различните мрежови сензори в цялото превозно средство. 

Тази масивна мрежа от кабели традиционно се управлявала от система, наречена CAN или Controller Area Network, която  била разработена от Bosch още през 80-те години на миналия век. Оттогава това бил индустриалният стандарт за комуникация от част до част в автомобила в продължение на десетилетия.
Въпреки това, точно като коня и количката, може би е било време CAN да бъде изведен на пасище, докато се борил в управляваната от данни съвременна среда. Огромни количества сензорни данни, информационно-развлекателни екрани с висока разделителна способност, актуализации по въздуха (OTA) и централизирани електронни контролни модули (ECU) означавали, че старият стандарт вече просто не можел да се справи. 
Сега Tesla активно разработвала и внедрявала мрежа за превозни средства от следващо поколение, за да замени CANBUS, и тази нова мрежа вероятно щяла да функционира в синхрон с преминаването към новата 48-волтова нисковолтова архитектура, въведена от Cybertruck. 
CANBUS първоначално е бил разработен през 1983 г., пуснат през 1986 г. и след това стандартизиран от Международната организация по стандартизация (ISO) като ISO 11898 през 1993 г.
Това е бил уважаван стандарт, който бил революционен за времето си, тъй като драстично намалил сложността на окабеляването в сравнение с методите от точка до точка, използвани в края на 80-те и началото на 90-те години, и видял незабавно масово приемане в цялата индустрия. 
CAN бил базиран на съобщения протокол, при който възлите излъчвали данни с идентификатори. Приоритетът на пакетите определял тяхното движение и достъп. Въпреки това, CAN 2.0 и CAN FD били изключително ограничени - CAN 2.0 е бил ограничен до ледникови 1Mbps и ~8Mbps за по-„модерния“ CAN FD.  CAN FD едва се справял с 1080p поточно видео при 60 кадъра в секунда - ако е било предварително кодирано. Некодираното необработено видео превъзхождало това, на което бил способен CAN FD, и значително ограничавал възможностите и употребата му в модерно превозно средство с първи данни като Tesla.
CAN също бил сложен - той е бил по-прост от системата за окабеляване от точка до точка, но множеството CAN шини и шлюзове водели до сложен, тежък и скъп кабелен сноп, който можел да бъде почти невъзможен за диагностициране, ремонт или замяна.

Мрежата от следващо поколение на Tesla

Мрежата от следващо поколение на Tesla била изцяло свързана с времето - и за разлика от CAN, където две съобщения, идващи по едно и също време, можели  да се сблъскат (в резултат на което нито едно не достигало до възела), TDMA на Tesla или множественият достъп с разделяне на времето присвоявал конкретни времеви интервали. Това означавало, че достъпът до всеки възел или точка от данни е бил гарантиран и избягвал смущения.
Можело  да се помисли, че CAN бил като всички да викат в една и съща стая - но TDMA е била строго планирана серия от срещи един на един.
TDMA обаче не била просто система за сортиране. Според заявката за патент на Tesla, мрежата работила в повтарящи се цикли. В началото на всеки цикъл се предавала карта за разпределение на мрежата (MAP). Мислейки за тази карта като динамичен график за този цикъл – тя казвала на всеки възел точно кои времеви интервали са били запазени за кои комуникации. Всяка резервация определяла предавателния възел, приемащия възел, продължителността на слота и, най-важното,  типа трафик, за който е бил предназначен. Това позволявало  усъвършенствано управление на качеството на услугата (QoS), разделяйки данните в различни категории. Патентът конкретно извиквал два основни типа:   

Трафик с ниска латентност (LL) : Те са били за критични, чувствителни към времето сигнали (мислете за показания на сензори за FSD, задействания на въздушни възглавници, контролни команди). Те получавали кратки времеви интервали, които се повтаряли много често в рамките на TDMA цикъла (потенциално на всеки 500 микросекунди, според един пример в патента), за да се гарантирал доставка в рамките на строго максимално забавяне. Самите пакети данни се поддържали малки, може би само десетки байтове, за да се поберат в тези бързи слотове.

Групов трафик : Това е за данни, при които общият обем е бил по-важен от забавянето на ниво милисекунда (помислете за данни от информационно-развлекателната система, видео емисии от камерата, може би по-големи регистрационни файлове с данни). На тях се присвоявали по-дълги времеви слотове, позволяващи по-големи пакети данни (над 100 байта в един пример), осигурявайки висока обща производителност, дори ако не се повтаряли толкова често, колкото LL слотовете.

Цялата тази система разчитала на прецизна синхронизация във всички възли. Патентът споменавал синхронизиращи сигнали в рамките на цикъла TDMA и специализиран модемен хардуер, за да поддържал всичко перфектно навреме. 
Мрежата можела също да бъде структурирана в логически домейни (като предно-ляво, кабина-дясно и т.н.), всеки управляван от главен възел на домейн, който обработвал MAP и комуникацията в тази зона. Така че TDMA не е било просто система за сортиране; това било силно управлявана мрежа, прилагаща приоритизиране на трафика (LL срещу групово), динамично разпределение на слотове чрез MAP и потенциално управлявана от централизирани главни домейни, всички проектирани за ефективност и надеждност.

Много от тези мрежови концепции изглежда били проектирани да работят ръка за ръка с наскоро пуснатия LVCS на Tesla - или стандарт за конектори за ниско напрежение . LVCS опростявал мрежите за окабеляване на превозни средства чрез драстично намаляване на броя на необходимите типове конектори от над 200 до само шест. Докато патентът се фокусирал върху протокола за данни, LVCS опростявал физическия слой, а 48V архитектурата, върху която е бил изграден, също позволявал използването на DC захранващите линии на превозното средство като потенциална мрежова среда (PLC), което спомагало за намаляване на сложността.

Tesla използвала тези нови подходи в Cybertruck, както е било видно от тяхната нова и уникална  интерактивна електрическа схема,  която помагала на техниците да отстраняват грешки в окабеляването. Можело да се очакват  още повече функции, които да се възползват от новите възможности в бъдеще. 48V също така означавало по-тънки проводници, което намалявало разходите, а LVCS опростявал конекторите както на снопа, така и на възлите, което означавало по-малко сложност на частите, допълнително опростяване на производството и веригата за доставки, като същевременно гарантирали, че превозните средства са по-поправими.

Това било още една иновация, която Tesla въвеждала в своя флот. Това означавало по-плавен, по-бърз и по-стабилен FSD трансфер на данни в автомобила, което водело до по-бързо и по-ефективно вземане на решения. По-бърза и по-функционална информационно-развлекателна система и по-добра поддръжка за дълбоки OTA актуализации поради намалената вътрешна сложност и липсата на зависимост от вътрешни CAN шини, които не можели  да бъдат актуализирани.

Това бил огромен технологичен скок спрямо старата от десетилетия система CAN bus и въпреки че можел да е невидим за обикновения потребител, той е бил отличен пример за цялото инженерство, което се случвало под капака на всяко превозно средство на Tesla.