虹科带你来了解一下汽车以太网和TSN的测试标准

汽车行业正在迅速发展，最新车型都具有无与伦比的创新特征。可以和车辆、路边基础设施、互联网以及高度先进的车载信息娱乐系统进行相互通信。汽车还配备了基于传感器的安全系统，几乎可以通过该传感器来消除碰撞，可以显着提高交通安全。而且我们还在更一步发展，那就是可以处理所有驾驶任务的全自动车辆即将在市场上销售。大多数的这些新功能和应用都需要依赖昂贵且复杂的布线和需要较大带宽的电子设备。这将会是增加汽车价格和重量的关键因素。

汽车以太网测试模块：Odin-1G-3S-6P-T1-CU

为了解决这个问题，新制定的BroadR-Reach®100 Mbit/s汽车以太网规范试试图优化车内布线，在单根非屏蔽双绞铜线上基于100Mbit/s运行。基于BroadR-Reach规范的车载通信网络将显着降低所需布线的成本和重量。测试BroadR-Reach以太网设备对验证其质量，功能和性能至关重要。虹科的供应商XENA专门为车载以太网平台提供的一款以太网测试解决方案，针对车联网中的TC8, TC11和TSN等测试内容进行了整合开发，为客户提供一套完善的测试解决方案。

汽车以太网测试要求

测试以太网系统需要确保正确的功能和质量。BroadR-Reach汽车以太网解决方案当然也适用于开发和部署。BroadR-Reach解决 方案包括芯片，ECU和汽车开关等子系统，以及最终完全组装的汽车。测试将包括功能性以太网测试和以太网性能测试。

功能以太网测试可以涵盖许多项目，取决于待测设备（DUT）和应用程序。当DUT是汽车开关时，开发和QA验证期间的功能以太 网实验室测试通常包括：

• 使用单播，多播和广播帧进行测试；
• MAC地址学习测试；
• VLAN 功能验证：①使用不带标签的帧进行测试，使用带有一个VLAN标签的帧和带有双标签的帧；②使用不同的VLAN优先级进行测试；
• 压力测试：①高流量负载测试；②测试不同的报文尺寸，包括尺寸过小和尺寸过大的报文；③使用不同的IFG设置进行测试；

在开发和QA验证期间对DUT进行基本的以太网性能测试包括验证：

• 吞吐量 - 可以通过DUT传输的最大数据速率
• 延迟 - 通过DUT传输数据所需的时间（也称为帧传输延迟）
• 帧丢失 - 在通过DUT传输数据期间数据帧丢失
• 抖动 - 传输数据包延迟的变化（也称为帧延迟变化）

通常根据IETF（互联网工程任务组）RFC 2544基于网络互连设备的基准测试方法来完成测试，该方法规定了吞吐量，等待时间和帧丢失测试。大多数以太网测试仪还在其RFC2544测试套件中包含抖动测试。汽车以太网包括第2层交换机，为了验证这些交换机的正确功能，除了RFC 2544之外，IETF还定义了RFC 2889局域网交换设备基 准测试方法。RFC 2889提供了一种交换设备基准测试方法，转发性能，拥塞控制，延迟加地址处理和过滤。具有BroadR-Reach功能的汽车以太网交换机上的上行链路端口通常采用1千兆位/秒以太网光端口或电端口。这些端口还需要进行测试，以充分验证交换机的功能。

为什么选择Xena Automotive？

系统架构图

Xena Automotive将使用的是Valkyrie系列的产品硬件，在此硬件基础上集成了针对车载以太网的测试功能。ValkyrieManager是根据OPEN Alliance所定制的TC8和TC11等一系列测试标准所开发的一款Windows桌面应用，该应用能够帮助用户在OPEN联盟所制定的指导的测试内容中设置测试，以及进行自动化测试。

Automotive支持车载以太网中的BroadR-Reach接口要求，包括物理端口设置的Master/Slave模式。包括并不限于以下测试内容：

• BroadR-Reach网络压力测试：针对延时生成较高数据率、测量误差率、链路层测试、链路状态、CRC错误、丢包率、报文排序错误、延迟抖动、汽车以太网与现有总线系统的共存、汽车以太网TCP/IP协议运行、对各种应用及其服务质量的支持、网络流量负载EMC测试；
• 数据处理能力测试：交换性能控制测试：动态流量支持、改变速率和帧尺寸、动态控制流量属性；交换性能测试：四种延迟模式、延迟偏差（抖动）、到达间隔时间、序列检验、错向封包、封包丢失持续时间、丢包率；

BroadR-Reach：OPEN Alliance BroadR-Reach（OABR）规范定义了一个单一的双绞线100Mbit/s 和接口。OABR将降低车载网络的成本和重量，因为只使用一根线。信号均在双 绞线上发送。

BroadR-Reach规范的目标是：

• 通过一对非屏蔽双绞线（UTP）或更好的电缆提供支持100 Mbit / s全双工操 作的PHY。
• 提供与MII（IEEE 802.3第22条）和IEEE 802.3 MAC在100 Mb / s下运行的兼容性。
• 标称通道上的误码率小于或等于1e-10（通过一对UTP电缆）。

IEEE在2015年10月的IEEE 802.3bw-2015第96条中将BroadR-Reach规范等效为100BASE-T1。IEEE还在IEEE P802.3bp 1000BASE-T1 PHY工作组中研究了更高速的汽车以太网。该工作小组将1千兆位汽车以太网定义为双绞线千兆以太网（RTPGE），现在已经完成 了IEEE 802.3bp标准，通过单根双绞线铜缆实现1千兆位/秒的运行。IEEE 802.3bp于2016年6月获得批准。

TC8&TC11：

OPEN Alliance是有许多汽车OEM，TIER1厂商和芯片制造商等组成的标准化联盟。OPEN联盟的许多技术委员会都在编写相关技术 标准，以确保汽车以太网的互操作性和兼容性。而在技术委员会8（TC8）起草了“汽车以太网ECU测试规范”，这些技术规范文件 应确保互操作性和与现有ECU标准的一致性。而技术委员会11（TC11）则起草了汽车以太网的测试案例集合。XENA的 Automotive产品则根据这两个测试标准开发了一款简单易用的自动化测试套件Automotive TC，以满足汽车生产与汽车研发厂商的测试需求。

TSN时间同步测试：

BroadR-Reach TC8&TC11 2016年后OPEN Alliance认为AVB技术应该不仅仅只是应用在音频文件中，AVB技术也可以应用到工业和汽车以太网当中。根据原有的AVB技术标准，进一步研发了第2代AVB技术—时间敏感性网络（TSN）技术，同时将AVB工作组更名为时间敏感性网络 （TSN）工作组，以满足：

• 支持更多数据格式—除音频视频外，增加更多数据格式，新增控制数据 ；
• 通过各种级别的冗余来实现极低的丢包率
• 实现工程网络中理论上极低的时延
• 通过非工程网络中的较低时延实现更好性能

TSN的使用标志着汽车以太网将取代包含CAN总线在内的总线技术，实现汽车以太网技术的全覆盖。

TSN时间敏感相关案例及遵循标准

• 定时和同步的鲁棒性测试：追踪各网元设备的主/从时钟同步速率、时钟保持稳定性和漂移量 ——802.1AS –Timing and Synchronization
• 帧复制和可靠性消除测试：测试网络系统应对重复数据包的过滤规则执行效率及性能开销——802.1CB –Frame Replication and Elimination for Reliability
• 流过滤和管理：测试网络系统对混合多种网络优先级的多流数据处理能力——802.1Qci –Per-Stream Filtering and Policing
• 增强的计划流功能测试：验证高优先级的数据流是否优先处理交付——802.1Qbv –Enhancements for Scheduled Traffic
• 帧抢占/802.1BR：测试在抢占机制下的流量转发效率及带来的性能开销评估——802.1Qbu –Frame preemption /802.1.BR –Bridge Port Extension

虹科是一家在汽车电子，特别是汽车总线行业经验超过10年的高科技公司，虹科与全球顶尖公司技术合作，提供领域内顶尖水平的CAN FD/CAN/LIN/TSN仿真分析工具，低成本的汽车数采和记录方案。虹科自主研发的EOL测试软硬件系统已经在业内完成多次安装和测试，虹科工程师均受过国内外专业培训，并获得专业资格认证，可靠优质的技术经验和水平一致赢得客户极好口碑。
此外，我们积极参与行业协会的工作，为推广先进技术的普及做出了重要贡献。至今，全国领域内主机厂以及零部件厂家和供应商等客户已达2600多家，虹科成为汽车行业内知名的技术方案供应商。