【摘" 要】汽車技術(shù)的發(fā)展日新月異，智能駕駛、移動(dòng)互聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的逐步應(yīng)用，促進(jìn)汽車行業(yè)不斷向著數(shù)字化、自動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，隨之帶來車載電子應(yīng)用產(chǎn)品數(shù)量的激增和信息交互的日益復(fù)雜，產(chǎn)生大量需要傳輸處理的數(shù)據(jù)，必然會(huì)對網(wǎng)絡(luò)延遲、可靠性方面造成影響。因此，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）的應(yīng)用將會(huì)變得不可或缺。文章介紹TSN協(xié)議特性及發(fā)展，闡述主要協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、幀結(jié)構(gòu)，并著重分析TSN協(xié)議的主要測試內(nèi)容、測試環(huán)境等。

【關(guān)鍵詞】TSN協(xié)議；標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)幀；測試；車載以太網(wǎng)

中圖分類號(hào)：U463.6" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）11-0074-05

Research and Analysis of On-board TSN Protocol Test

LI Zhitao，GENG Weifeng

（Technology Center of Great Wall Motor Company Limited，Baoding 071000，China）

【Abstract】With the rapid development of automobile technology and the gradual application of intelligent driving，mobile Internet，cloud computing，big data and other technologies，the automobile industry is constantly developing towards digitalization，automation，and networking. As a result，the number of on-board electronic applications surges and information interaction becomes increasingly complex，and a large amount of data needs to be transmitted and processed. Inevitably，network delay and reliability will be affected. Therefore，the application of time sensitive network（TSN）will become indispensable. This paper introduces the characteristics and development of TSN protocol，expounds the main protocol standards，frame structure，and focuses on the analysis of the main test content and test environment of TSN protocol.

【Key words】TSN protocol；standard；data frame；test；vehicle ethernet

隨著智能汽車的發(fā)展和車輛智能化的快速推進(jìn)，車載以太網(wǎng)在車載通信中發(fā)揮了越來越重要的作用。車載控制系統(tǒng)對車載以太網(wǎng)通信的確定性、可預(yù)期性、可靠性提出了更高的設(shè)計(jì)要求，例如在車輛ADAS、自動(dòng)駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)等應(yīng)用領(lǐng)域，采用傳統(tǒng)的車載總線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其對通信的要求，而基于車載以太網(wǎng)的TSN通信技術(shù)逐步在汽車行業(yè)得到了廣泛關(guān)注，目前國內(nèi)外OEM已積極展開TSN技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，同時(shí)伴隨TSN車規(guī)級(jí)通信芯片成熟度的提升，TSN必將在車載以太網(wǎng)通信中得到普及應(yīng)用。

1" TSN概述

當(dāng)下汽車行業(yè)正面臨著轉(zhuǎn)型革命[1]，新理念、新技術(shù)快速引入至汽車行業(yè)。TSN時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)，是一項(xiàng)從音視頻領(lǐng)域延伸至工業(yè)、汽車、移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)。2002年，IEEE發(fā)布了IEEE1588精確時(shí)鐘同步協(xié)議。2005年，IEEE802.1工作組成立了AVB音視頻橋任務(wù)組，主要致力于解決音視頻數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)介質(zhì)傳輸中的時(shí)延、抖動(dòng)、不確定性等問題，當(dāng)時(shí)該技術(shù)稱為音視頻橋接技術(shù)，簡稱AVB（Audio Video Bridging）。采用AVB技術(shù)能較好地傳輸高質(zhì)量音視頻數(shù)據(jù)，滿足較高的帶寬和最大限度的實(shí)時(shí)性。2012年，AVB任務(wù)組更名為TSN任務(wù)組，同步擴(kuò)大了時(shí)間確定性以太網(wǎng)的應(yīng)用需求和適用范圍。TSN本身并非是一項(xiàng)全新的技術(shù)，其擴(kuò)展了AVB技術(shù)，用于低延遲、低抖動(dòng)，并具有傳輸時(shí)間確定性的通信網(wǎng)絡(luò)，其時(shí)間同步、延時(shí)保證、可靠性傳輸?shù)葘?shí)時(shí)性功能，是在汽車領(lǐng)域特定應(yīng)用環(huán)境下的增強(qiáng)功能實(shí)現(xiàn)。在汽車領(lǐng)域，無論是AVB還是TSN，從ISO/OSI參考模型角度看，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)主要分布在數(shù)據(jù)鏈路層，而物理層的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為IEEE 802.3bp或IEEE 802.3bw。TSN協(xié)議層次見圖1。

在汽車領(lǐng)域，基于車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信方式的變革訴求，期望能夠有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率并保證實(shí)時(shí)性的通信。TSN通過配置關(guān)鍵型和非關(guān)鍵型數(shù)據(jù)流量的傳輸，可以避免損壞數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和性能安全，滿足車內(nèi)關(guān)鍵型數(shù)據(jù)的傳輸場景需求。此外，TSN擁有豐富的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)策略，在車載以太網(wǎng)上應(yīng)用TSN機(jī)制，可以明顯降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t、抖動(dòng)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，TSN應(yīng)用于汽車控制領(lǐng)域，逐漸成為基于以太網(wǎng)的新一代網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。

2" TSN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

TSN是一套協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，主要包含了5類協(xié)議：時(shí)間同步、延時(shí)控制、可靠性、資源管理和安全。TSN協(xié)議本身具有很高的靈活性，車輛中對具體組件協(xié)議的選取與應(yīng)用同車輛功能要求和場景需求緊密相關(guān)。TSN協(xié)議組件概覽見圖2。

TSN協(xié)議在非確定性的以太網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)確定性的最小時(shí)間延時(shí)，車輛開發(fā)時(shí)，需考慮車輛功能與場景需求等，選擇相應(yīng)的組件協(xié)議組合應(yīng)用，為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)增加了確定性和可靠性，實(shí)現(xiàn)確定性信息在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)中實(shí)時(shí)、確定和可靠的傳輸。TSN定義了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間敏感機(jī)制，具備高數(shù)據(jù)傳輸量與優(yōu)先級(jí)設(shè)定功能，且其協(xié)議透明，系統(tǒng)架構(gòu)簡單等。

2.1" 時(shí)間同步組件

高精度時(shí)間同步對各個(gè)領(lǐng)域十分重要，決定著超高精度超低時(shí)延通信的實(shí)現(xiàn)[2]。TSN采用IEEE802.1AS、IEEE 802.1AS-REV協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，只有時(shí)鐘達(dá)到同步后進(jìn)行實(shí)時(shí)性的評估和處理才具有意義。

IEEE802.1AS又被稱為廣義時(shí)鐘同步協(xié)議（GPTP），其工作在鏈路層，需要支持時(shí)間同步協(xié)議的硬件在MAC層對數(shù)據(jù)幀插入時(shí)間信息，然后傳輸至每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在最大7跳的網(wǎng)絡(luò)中，時(shí)鐘同步誤差在1μs以內(nèi)。在802.1AS中，時(shí)間同步是按照“域”（Domain）劃分的，網(wǎng)絡(luò)中包含一個(gè)全局主節(jié)點(diǎn)（GrandMaster PTP Instance）和多個(gè)PTP節(jié)點(diǎn)。全局主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)提供時(shí)鐘信息給所有其他從節(jié)點(diǎn)，PTP節(jié)點(diǎn)又分為PTP End Instance（PTP端節(jié)點(diǎn)）和PTP Relay Instance（PTP交換節(jié)點(diǎn)），其中PTP End Instance或者作為GrandMaster，或者接收來自GrandMaster的時(shí)間同步信息；PTP Relay Instance從某一接口接收時(shí)間同步信息，修正時(shí)間同步信息后，轉(zhuǎn)發(fā)到其他接口。時(shí)間同步域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

IEEE802.1AS在IEEE1588的基礎(chǔ)上形成了更具針對性的時(shí)間同步機(jī)制。作為IEEE802.1AS的更新版本，IEEE 802.1AS-REV添加了一些新特性，如多域冗余、支持“一步法”、支持WIFI連接類型等。IEEE802.1AS-REV是一種多主時(shí)鐘體系，增加了多時(shí)域時(shí)間同步的功能和冗余能力，當(dāng)域內(nèi)GM（Grand Master）時(shí)鐘發(fā)生故障時(shí)，能夠快速切換到其它域時(shí)鐘，提高了時(shí)間測量精度。

2.2" 延遲控制組件

本質(zhì)上延遲和抖動(dòng)無法絕對消除，TSN只是盡可能地減少延遲，保證延遲和抖動(dòng)性能的最大極限。TSN的延遲控制一般通過流量整形機(jī)制實(shí)現(xiàn)，涉及到的流量整形標(biāo)準(zhǔn)主要包括：IEEE802.1Qav（Forwarding and Queuing for Time-Sensitive Streams，F(xiàn)QTSS）、IEEE802.1Qbv（Time-aware Shaper，TAS）、IEEE802.1Qch（Cyclic Queuing and Forwarding，CQF）、IEEE802.1Qcr（Asynchronous Traffic Shaping，ATS）、IEEE802.1Qbu（Frame Preemption，F(xiàn)P），流量整形機(jī)制為高優(yōu)先級(jí)流量提供確定的傳輸時(shí)隙來確保傳輸時(shí)延，以避免突發(fā)流量造成的重傳和丟包，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)簡述如下。

1）IEEE 802.1Qav定義了時(shí)間敏感流轉(zhuǎn)發(fā)與排隊(duì)的機(jī)制，它采用了基于信用的整形器（Credit-based Shaper，CBS），將隊(duì)列分為A類（Tight Delay Bound）和B類（Loose Delay Bound）兩種類型，通常CBS控制每個(gè)隊(duì)列最大數(shù)據(jù)流不超過配置帶寬的75%。當(dāng)沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，隊(duì)列的CBS信用設(shè)置為0，A類隊(duì)列的信用非負(fù)時(shí)可以傳輸，若有數(shù)據(jù)傳輸，其信用將按照SendSlope下降，而另一個(gè)隊(duì)列則以Idel Slope速度上升?；谛庞弥笜?biāo)將傳輸時(shí)間分為高優(yōu)先級(jí)流量和普通優(yōu)先級(jí)流量兩類時(shí)隙，實(shí)現(xiàn)單跳延遲≤250μs，保證在7個(gè)跳轉(zhuǎn)（Hop）中，A類流量最差2ms延遲，B類流量50ms延時(shí)。

2）IEEE802.1Qbv提供了更精確的確定性時(shí)延保障，基于隊(duì)列優(yōu)先級(jí)的流量調(diào)度策略保證了業(yè)務(wù)有序發(fā)送且延時(shí)可預(yù)測[3]，其引入了時(shí)間感知調(diào)度器的概念，利用門控列表控制不同優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的傳輸，通過確保高優(yōu)先級(jí)的幀在傳輸中總是被優(yōu)先處理，有效減小了傳輸時(shí)延。它使用服務(wù)類別（CoS）信息，如VLAN標(biāo)識(shí)中的優(yōu)先級(jí)標(biāo)志（PCP），對在CoS隊(duì)列中傳輸?shù)膸M(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。對于每個(gè)CoS隊(duì)列，都有一個(gè)具有時(shí)間感知能力的門，它控制是否可以發(fā)送CoS隊(duì)列中的下一幀。門可以打開或關(guān)閉，從而允許調(diào)度器控制在下一個(gè)時(shí)隙中將傳輸哪個(gè)CoS優(yōu)先級(jí)的幀。

3）IEEE802.1Qch實(shí)現(xiàn)了與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錈o關(guān)的零擁塞和有界延遲，通過同步入口和出口隊(duì)列操作來實(shí)現(xiàn)，但是對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步要求較高。

4）IEEE802.1Qcr標(biāo)準(zhǔn)采用基于緊急度的調(diào)度機(jī)制，實(shí)現(xiàn)緊急度高的數(shù)據(jù)優(yōu)先傳輸。

5）IEEE802.1Qbu實(shí)現(xiàn)幀搶占機(jī)制，允許高優(yōu)先級(jí)的流量搶占低優(yōu)先級(jí)流量的傳輸時(shí)隙，較低優(yōu)先級(jí)的以太網(wǎng)幀的傳輸可以被中斷，幀搶占造成的低優(yōu)先級(jí)幀中斷在下一個(gè)網(wǎng)橋中被重新整合成完整的幀，通過犧牲時(shí)間不敏感的幀的傳輸時(shí)隙來保證時(shí)間敏感幀的快速傳輸。

2.3" 資源管理組件

TSN使用專用時(shí)隙來傳輸幀，這些專用時(shí)隙的保留和在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膮f(xié)調(diào)需要進(jìn)行端到端的配置。因此，需要引入相應(yīng)的配置和資源管理機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，TSN的資源管理主要分為兩類：分布式管理和集中式管理。涉及到的標(biāo)準(zhǔn)主要包括IEEE802.1Qat（Stream Reservation Protocol，SRP）、IEEE802.1Qcc（TSN configuration）、IEEE802.1Qcp（Basic YANG）、IEEE802.1Qcx（YANG for CFM）、IEEE802.1ABcu（YANG for LLDP）、IEEE802.1Qcw（YANG for Qbv，Qbu amp; Qci）、IEEE802.1CBcv（YANG amp; MIB for FRER）、IEEE802.1CBdb（Extended Stream Identification）、IEEE802.1CS（Link-local Registration Protocol）、IEEE802.1dd（Resource Allocation Protocol）、IEEE802.1dd（Resource Allocation Protocol）、IEEE802.1Qdj（Configuration Enhancements）、IEEE802.1ABdh（LLDPv2），相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議簡述見表1。

2.4" 傳輸可靠性組件

為支持時(shí)間敏感流的應(yīng)用，需要可靠的傳輸幀而不出現(xiàn)明顯的延遲，一個(gè)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)需要對分布式應(yīng)用有一定的冗余度，因此可靠性協(xié)議在TSN傳輸中起到了至關(guān)重要的作用。該部分標(biāo)準(zhǔn)主要包括：IEEE802.1CB（FRER，F(xiàn)rame Replication and Elimination for Reliability）、IEEE802.1Qca（PCR，Path Control and Reservation）、IEEE802.1AS-2020（Reliability for Time sync）。相關(guān)組件協(xié)議簡述如下。

1）IEEE802.1CB中引入了幀復(fù)制和可靠性消除（FRER）機(jī)制，在不相交的路徑上發(fā)送關(guān)鍵流量的備份，主動(dòng)實(shí)現(xiàn)無縫數(shù)據(jù)冗余。FRER允許每個(gè)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)節(jié)點(diǎn)復(fù)制以太網(wǎng)幀，以提供通往目的地的多條路徑，每個(gè)復(fù)制的幀都有一個(gè)序列號(hào)。這允許接收節(jié)點(diǎn)使用序列號(hào)來消除在同一入口端口收到的重復(fù)數(shù)據(jù)。通過使用復(fù)制和消除，以太網(wǎng)幀很有可能在不引入任何額外延遲的情況下到達(dá)其目的地。

2）IEEE802.1Qca提供顯式轉(zhuǎn)發(fā)路徑控制所需要的協(xié)議，如預(yù)定義的保護(hù)路徑、帶寬預(yù)留、數(shù)據(jù)流冗余、流同步和流控制信息的控制參數(shù)的分配。

3）IEEE802.1AS-2020（Reliability for Time sync）在IEEE802.1AS中添加了多域冗余和對“一步法”的支持，保障時(shí)間同步。

其次，TSN為了解決通信故障問題，提升傳輸?shù)目煽啃?，TSN引入了每流過濾和警戒（PSFP）機(jī)制，該機(jī)制首先在IEEE 802.1Qci中定義，并在IEEE p802.1Qcr中成熟。

2.5" 安全組件

傳統(tǒng)以太網(wǎng)一般是通過設(shè)置防火墻進(jìn)行安全防護(hù)，車載以太網(wǎng)使用基于端口的網(wǎng)絡(luò)接入控制（IEEE802.1X-2010 Network Access），在局域網(wǎng)接入設(shè)備的端口驗(yàn)證用戶身份并控制訪問權(quán)限，此外還可使用密碼方式[IEEE802.1AEcg-2017（E2E）MACSec]，通過密碼技術(shù)認(rèn)證數(shù)據(jù)起源，保護(hù)通信數(shù)據(jù)的完整性并提供重放保護(hù)，確保逐跳的安全性。TSN作為車載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的擴(kuò)展，可在OSI模型中的第2層進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，如使用PSFP機(jī)制，對轉(zhuǎn)發(fā)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和過濾，對特定標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)幀加以控制，從而規(guī)定、限制數(shù)據(jù)流可使用的帶寬或時(shí)間資源的對象和功能等。

TSN協(xié)議車載應(yīng)用需要基于車載開發(fā)需求對以上5種協(xié)議組件進(jìn)行選取和組合，可參照汽車行業(yè)中的車載TSN配置標(biāo)準(zhǔn)（802.1DG）匹配，IEEE802.1DG定義了車內(nèi)以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)配置要求，用以保障車內(nèi)應(yīng)用對安全性、高可靠性、高可用性、可維護(hù)性和限定延時(shí)的要求。在IEEE802.1DG中，傳輸協(xié)議采用了1722—2016；時(shí)鐘同步采用802.1AS—2020（冗余gPTP）；流預(yù)留采用802.1Qcc—2018、802.1Qca—2015；流整形采用802.1Qbv—2015、802.1Qbu—2016、802.1Qch—2017；可靠性協(xié)議采用802.1CB—2017、802.1AS—2020；安全協(xié)議采用802.1Qci—2017、802.1AEcg—2017。

3" TSN幀結(jié)構(gòu)與流類別

TSN幀可以理解為是以太網(wǎng)幀的演進(jìn)，其數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)符合IEEE802.1Q標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀中插入了4個(gè)字節(jié)長度的TSN tag，構(gòu)成TSN幀。TSN幀結(jié)構(gòu)見圖4。

TSN tag中包含TPI、PCP、DEI、VLAN字段。TPI為標(biāo)簽協(xié)議識(shí)別，標(biāo)識(shí)TSN網(wǎng)絡(luò)，數(shù)值為0x8100；PCP為優(yōu)先級(jí)代碼，標(biāo)識(shí)流量優(yōu)先級(jí)；DEI代表丟棄標(biāo)識(shí)位，對于低QoS要求的數(shù)據(jù)可置位，網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)可丟棄，以確保高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的QoS傳輸；VLAN為網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別號(hào)，VID=0用于識(shí)別幀優(yōu)先級(jí)，VID=FFF作為預(yù)留，其余值用于標(biāo)識(shí)VLAN。

TSN通過TSN tag中的PCP（Priority Code Point）和VID（VLAN ID）定義流的不同優(yōu)先級(jí)。在TSN tag中的3位PCP定義了8個(gè)優(yōu)先級(jí)，傳輸類型對應(yīng)關(guān)系見表2。

與傳統(tǒng)以太網(wǎng)相比，TSN最大的目標(biāo)是確定性服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)通過傳統(tǒng)以太網(wǎng)傳輸確定性數(shù)據(jù)流。依據(jù)功能需求與場景應(yīng)用，可對整車上的相關(guān)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分類，數(shù)據(jù)流類別見表3。

其中關(guān)鍵性列為“高”的數(shù)據(jù)流，是否使用冗余協(xié)議需由功能需求決定，通常理應(yīng)進(jìn)行冗余機(jī)制和安全性的考慮，以實(shí)現(xiàn)更高的可靠性與低延遲傳輸。針對各類別的數(shù)據(jù)流，TSN通過對各類數(shù)據(jù)流匹配相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，強(qiáng)制執(zhí)行帶寬和時(shí)隙，從而增加隔離度，允許關(guān)鍵數(shù)據(jù)通過與其余流量相同的通信鏈路發(fā)送，而不會(huì)造成延遲或干擾。

4" TSN協(xié)議測試

TSN作為一種擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)，其可向后兼容標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，從而獲得低延時(shí)抖動(dòng)的高穩(wěn)健通信鏈路[4]。在新一代車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中使用TSN協(xié)議，將相應(yīng)的服務(wù)策略、傳輸機(jī)制部署到時(shí)間敏感節(jié)點(diǎn)以及與之相連的控制器等，通過配置關(guān)鍵和非關(guān)鍵數(shù)據(jù)流量的傳輸，在復(fù)雜高速的通信交互中，避免損壞數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、性能，更好地滿足對傳輸延遲、帶寬保證、安全等方面的極限要求。因此，TSN協(xié)議的車載應(yīng)用需要通過充分專業(yè)的測試驗(yàn)證，全面評估通信協(xié)議的正確性、時(shí)間敏感系統(tǒng)功能是否正常、關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)能否滿足設(shè)計(jì)要求等。

4.1" 測試范圍

在汽車電子電器領(lǐng)域，典型的V模型在OEM電子電器產(chǎn)品開發(fā)中廣泛應(yīng)用。車載以太網(wǎng)的開發(fā)依據(jù)此V模型，左側(cè)為需求的開發(fā)設(shè)計(jì)工作，右側(cè)對應(yīng)各階段的測試工作[5]。對于TSN系統(tǒng)的協(xié)議測試，OEM應(yīng)側(cè)重于通信協(xié)議的一致性、系統(tǒng)行為的正確性、傳輸機(jī)制、時(shí)鐘同步、性能指標(biāo)、穩(wěn)定性等方面的測試。目前行業(yè)內(nèi)尚未發(fā)布車規(guī)級(jí)的TSN協(xié)議測試標(biāo)準(zhǔn)，主要結(jié)合所應(yīng)用的協(xié)議需求、服務(wù)策略、傳輸機(jī)制，并圍繞TSN在車載應(yīng)用中的場景、關(guān)注點(diǎn)等，制定相應(yīng)的測試范圍與測試內(nèi)容等。因此，TSN協(xié)議測試主要從協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)鐘同步、服務(wù)質(zhì)量、幀傳輸干擾等方面進(jìn)行測試評估。TSN測試內(nèi)容概述見表4。

4.2" 測試環(huán)境

參照總線測試流程，首先依據(jù)TSN協(xié)議需求規(guī)范、功能應(yīng)用等，完成測試規(guī)范的開發(fā)，其次結(jié)合測試規(guī)范、測試場景與測試工具鏈等搭建測試環(huán)境，開發(fā)測試代碼，測試工程，測試系統(tǒng)構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化/半自動(dòng)化測試。

面向TSN協(xié)議測試開發(fā)、測試執(zhí)行工具，可采用Vector工具鏈，如CANoe、VN5650、VH1150等，各被測節(jié)點(diǎn)之間，被測節(jié)點(diǎn)與測試工具之間使用車載以太網(wǎng)雙絞線連接，且各端點(diǎn)之間雙絞線的長度應(yīng)小于3m，同時(shí)匹配高精度示波器進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)信息的測量，滿足協(xié)議、場景測試需求。測試環(huán)境示意見圖5。

在汽車工業(yè)領(lǐng)域，高級(jí)駕駛輔助、自動(dòng)駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)的發(fā)展，迫切需要高帶寬、低延遲、高可靠性和低抖動(dòng)的數(shù)據(jù)傳輸，然而車載TSN協(xié)議的出現(xiàn)，滿足了車輛數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦孕枨蟆Ｒ虼?，測試工具鏈的選擇不僅要考慮TSN協(xié)議測試的要求，還要關(guān)注功能應(yīng)用、場景特征，時(shí)間敏感流特性參數(shù)等，以構(gòu)建完整、可靠、精準(zhǔn)冗余的測試環(huán)境。

5" 結(jié)束語

隨著OT與IT的融合，汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，車載以太網(wǎng)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于汽車骨干網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了一個(gè)重要趨勢，TSN實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的確定性，能夠兼容有線、無線的物理接入方式，在汽車控制領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用場景。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的大環(huán)境下，TSN成為了車載網(wǎng)絡(luò)研究熱點(diǎn)。TSN在為諸如工業(yè)控制、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域帶來福音的同時(shí)，自身也面臨著一些挑戰(zhàn)[6]，對于TSN協(xié)議的車載應(yīng)用、測試驗(yàn)證，仍存在著許多值得深入研究的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周芹. 5G-TSN系統(tǒng)下的高精度時(shí)間同步[J]. 汽車電器，2023（1）：43-45.

[2] 李曉輝，王先文，樊韜，等. 5G-TSN系統(tǒng)下的高精度時(shí)間同步[J]. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2023（2）：559-565.

[3] 楊明亮，吳春明，沈叢麒，等. 基于IEEE 802.1的TSN交換機(jī)隊(duì)列調(diào)度技術(shù)研究[J]. 電子學(xué)報(bào)，2022（9）：2090-2095.

[4] 尹長川，李妍玨，朱海龍，等. HSTC：TSN中的混合流量調(diào)度機(jī)制[J]. 通信學(xué)報(bào)，2022（6）：119-132.

[5] 李志濤. 車載以太網(wǎng)系統(tǒng)測試的研究與分析[J]. 汽車電器，2019（10）：9-12.

[6] 許方敏，伍麗嬌，楊帆，等. 時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）及無線TSN技術(shù)[J]. 電信科學(xué)，2020（8）：81-91.

（編輯" 楊凱麟）

作者簡介

李志濤（1983—），男，高級(jí)測試工程師，主要從事汽車車載總線測試與電器功能測試工作。