【操作细则】如何实现tsn系统级测试？-金年会金字招牌信誉至上

汽车行业正不断向着数字化、自动化、网联化发展，汽车与周围环境及车身电子元件中的交互也日益复杂，大量来自雷达、传感器的数据需要传输处理，这必然会在网络延迟、可靠性方面造成影响。因此，实时网络变得不可或缺，时间敏感网络（tsn）的应用将会在一定程度上解决这个问题。

一、什么是tsn

时间敏感网络（time-sensitive network，tsn）是ieee 802.1 tsn任务组定义的一组以太网子标准，主要用于在以太网络上传输时间敏感的实时数据。当前，tsn已成为汽车行业的主要研究方向，通过配置关键型和非关键型数据流量（critical and non-critical data traffic）的传输，可以避免损坏数据的实时性和性能安全。此外，tsn拥有丰富的协议标准，可保证关键型数据的传输，降低数据传输的延迟、抖动，提高数据传输的可靠性。同时，在车载以太网上应用tsn机制，可以明显降低车载网络的硬件和布线要求。

如图1所示，是一个典型的带有tsn功能的zonal架构布局。

图1 带tsn功能的典型zonal架构布置图

二、tsn系统主要测什么？

在进行系统级测试时，主要从服务质量、时钟同步、帧干扰、协议相关的性能等四个方面，进行验证评估。

01 服务质量测试

服务质量，主要是测试tsn系统中，关键型数据流在链路传输延迟和丢帧情况。tsn系统要实现关键数据流实时的从流产生方发送到消费方，确保系统的可靠性。

例如下图2红色虚框内的某时间关键型控制数据，从talker端发送到listener端，在整个传输链路上的最坏延迟，要满足系统的设计要求。

图2 某一时间关键流传输路径

02 时钟同步测试

例如图1所示的红色虚线链路（sync），当主时钟出现故障时，备份主时钟能否按设计要求替代主时钟，在要求的时间内建立同步，并要求同步精度满足设计要求。

03 帧干扰测试

 图3 可能存在某一突发流传输路径

04 协议相关测试

另外，tsn系统级测试，需要关注系统中关键协议的性能和功能是否能满足要求，如qbv协议、cb协议、avtp协议等。例如，配置了链路冗余功能的系统，当传输链路出现故障时，冗余链路是否能可靠的传输时间关键型数据流，同时要关注系统的错误检测功能是否正常。

三、测试方案

有两类典型的tsn测试装置，如下所示。在这两类测试装置中，汽车以太网电缆应该是双绞线，测试设备和dut之间的双绞线长度应小于3米。

图4 基于canoe和vn56xx的拓扑

图5 基于示波器的拓扑

下面通过完成图1所示的zonal架构tsn系统级时间关键流的传输延迟测试，来描述系统级测试的实现方案。本次测试主要关注，在qbv功能使能和禁能的情况下、qbu功能使能和禁能情况下，时间关键流的传输延迟变化。

另外，在tsn系统级测试中，由于tsn系统对时间敏感，要考虑测试设备和线缆等因素的影响。在测试之前，需要根据系统的设计规范和方案，选择测试的方向，制定合理的测试规范和评价标准。

tsn系统作为一个未来车辆控制发展的主要研究方向，在提高数据传输的可靠性、降低关键数据流的时延和抖动等方面，有着无可比拟的优势。

目前，各大主流主机厂，均已布局相关车型的研发，国内有些主机厂已经有量产车的经验。对tsn测试，特别是系统级测试，是评估系统功能和性能非常关键的一步，未来随着测试软件和硬件性能的不断提升，tsn测试的精度也会越来越高。欢迎大家关注怿星公众号，一起探讨tsn系统知识。