AUTOSAR_AP_SWS_TimeSynchronization
FIG-aa5d5e3378a89815
841 × 484 px
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Figure 7.3: Time Validation mechanism
SHA-256 Inhalts-Fingerabdruck:
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KI-generierte Bildanalyse & technische Beschreibung
Modell: gemini-3.8-flash (via agy) · Rezept figure-description@2 · erstellt am 2026-10-07
1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext
- Klassifikation: UML-Sequenzdiagramm (Interaktionsdiagramm zur Darstellung des Nachrichtenaustauschs und der Kontrollflüsse über der Zeitachse).
- Technischer Zweck & funktionale Einordnung: Veranschaulicht den standardisierten Time Validation Mechanismus der AUTOSAR Adaptive Platform (Time Synchronization Functional Cluster gemäß
RS_TS_00034). Dient der Erkennung von Übertragungsfehlern, Clock-Drifts, Timestamping-Ungenauigkeiten und böswilligen Manipulationen (z. B. Delay-Attacks, Man-in-the-Middle) bei gPTP-/PTP-basierten Zeitbasen (IEEE 802.1AS). Durch den Abgleich von Sende-/Empfangszeitstempeln und Korrekturwerten auf Master- und Slave-Ebene wird die Integrität der synchronisierten Zeitbasis für funktionale Sicherheit (ISO 26262) und Security (ISO/SAE 21434) verifiziert.
2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen
- Beteiligte Akteure & Lifelines:
Master Application / Valdiator(im Diagramm mit Tippfehler „Valdiator“): Validierungsinstanz (typischerweise Safety-/Monitoring-Applikation), die Timing-Rohdaten von Master und Slave korreliert, plausibilisiert und bewertet.Responder/Master: Grandmaster- bzw. Master-Port des AUTOSAR AP Time Synchronization Stacks (Time Base Provider für Sync- und Pdelay-Responder).Initiator/Slave: Slave-Port des AUTOSAR AP Time Synchronization Stacks (Time Base Consumer für Sync- und Pdelay-Initiator).Slave Application: Lokale Applikationsinstanz auf dem Slave-Knoten zur Entgegennahme der lokalen Messwerte und Weiterleitung an den Validator.
- Schnittstellen & Interaktionskanäle:
- Netzwerk-Protokollnachrichten (schwarz, IEEE 802.1AS / gPTP):
Sync message&Follow_Up message: Zweistufige Synchronisationsnachrichten (Master → Slave).pDelayRequest,pDelayResponse,Pdelay_Resp_Follow_Up: Peer-Delay-Mechanismus zur Bestimmung der Leitungs- und Verarbeitungsverzögerung.
- Stack-interne Validierungsschnittstellen (rot dargestellt, normative AUTOSAR SWS-Hooks):
SetMasterTimingData(SWS_TS_00424): Lokaler Transfer der Master-Sync-Messdaten (t_1, Sequenz-ID) an den Validator.SetSlaveTimingData(SWS_TS_00425): Lokaler Transfer der Slave-Sync-Messdaten (t_1, t_2, CorrectionField, Sequenz-ID) an die Slave Application.SetPdelayResponderData(SWS_TS_00426): Lokaler Transfer der Responder-Pdelay-Daten (t_2, t_3, Sequenz-ID) an den Validator.SetPdelayInitiatorData(SWS_TS_00427): Lokaler Transfer der Initiator-Pdelay-Daten (t_1, t_4, Sequenz-ID) an die Slave Application.
- Anwendungsspezifischer Rückkanal (blau):
User defined Feedback Message: Protokoll-agnostischer E2E-Kommunikationskanal (z. B. viaara::com/ SOME/IP Event oder Method) vom Slave zum Validator.
- Netzwerk-Protokollnachrichten (schwarz, IEEE 802.1AS / gPTP):
3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf
- Synchronisationsphase:
Responder/MastersendetSync messageanInitiator/Slaveund erfasst den Hardware-Egress-Timestamp t_1.- Der Master-Stack übergibt über
SetMasterTimingData(SWS_TS_00424) diesen Zeitstempel und Kontextdaten anMaster Application / Valdiator. Responder/MastersendetFollow_Up message(enthält den präzisen Ursprungszeitstempel t_1 und akkumulierte Korrekturfelder).- Nach Empfang der Follow-Up-Nachricht und Erfassung des Ingress-Timestamps t_2 übergibt der Slave-Stack die gesammelten Messwerte via
SetSlaveTimingData(SWS_TS_00425) an dieSlave Application.
- Propagation-Delay-Messphase (Peer-to-Peer):
Initiator/Slavetriggert die Messung mitpDelayRequest(Sendezeitpunkt t_1,pdelay).Responder/Masterempfängt den Request (t_2,pdelay) und antwortet mitpDelayResponse(Sendezeitpunkt t_3,pdelay).Responder/MastersendetPdelay_Resp_Follow_Up(Übertragung von t_3,pdelay bzw. der Differenz t_3,pdelay - t_2,pdelay).- Der Master-Stack meldet die Responder-Timings via
SetPdelayResponderData(SWS_TS_00426) an den Validator. - Nach Empfang der Pdelay-Antworten und Erfassung des Empfangszeitstempels t_4,pdelay übergibt der Slave-Stack die Initiator-Timings via
SetPdelayInitiatorData(SWS_TS_00427) an dieSlave Application.
- Validierung & Konsistenzprüfung:
- Die
Slave Applicationaggregiert die lokalen Zeitstempeldaten (SetSlaveTimingDataundSetPdelayInitiatorData) und überträgt diese asynchron über dieUser defined Feedback Messagean denMaster Application / Valdiator. - Der Validator korreliert die Master-Daten mit den empfangenen Slave-Daten anhand der Sequenz-IDs, berechnet Drift, Jitter sowie Laufzeitabweichungen und verifiziert, ob die Abweichung innerhalb konfigurierter Schwellwerte liegt.
- Die
4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise
- Stack- & Schnittstellen-Konfiguration (
SWS_TS_00424bisSWS_TS_00427):- Entwickler des Adaptive Time Synchronization Stacks müssen Callback- bzw. Observer-Mechanismen bereitstellen, die Timing-Informationen unmittelbar nach Paketabschluss deterministisch an die Applikationsschicht übergeben.
- Datenstrukturen umfassen mindestens: Sequenz-Identifikator, Domain-ID, Hardware-Zeitstempel (t_1 bis t_4) und Korrekturfelder (CorrectionField in ns/sub-ns).
- Hardware-Timestamping (PHY/MAC):
- Die Integrität des Validierungsmechanismus setzt zwingend Hardware-Timestamping (IEEE 802.1AS MII/GMII) voraus. Software-generierte Timestamps verfälschen die Delay- und Driftberechnungen und führen zu Fehlalarmen im Validator.
- Applikationsdesign des Feedback-Pfads:
- Der Feedback-Kanal (
User defined Feedback Message) ist normativ bewusst anwendungsdefiniert. Für ASIL-Relevanz muss dieser Pfad zwingend gegen Ausfall, Verfälschung und Vertauschung abgesichert werden (E2E-Protection nach AUTOSAR E2E-Profile bzw. SecOC/TLS).
- Der Feedback-Kanal (
- Fehlerreaktion & Degradation:
- Schlägt die Validierung im Validator fehl (z. B. berechnete Abweichung überschreitet Grenzwerte oder Sequenz-IDs driften auseinander), muss die Applikation die Zeitbasis als ungültig markieren (
TimeBaseStatusverliert Synchronization-Flag) und das Gesamtsystem in den definierten Safe State überführen.
- Schlägt die Validierung im Validator fehl (z. B. berechnete Abweichung überschreitet Grenzwerte oder Sequenz-IDs driften auseinander), muss die Applikation die Zeitbasis als ungültig markieren (
Zugeordnete Anforderungen
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