浅析TSN网络之车载以太网协议测试

时间： 2024-05-28 来源：信而泰XINERTEL公众号

TSN是一项从视频音频数据领域延伸至工业领域、汽车领域的技术。TSN最初来源于音视频领域的应用需求，当时该技术被称为AVB，由于针对音视频网络需要较高的带宽和最大限度的实时，借助AVB能较好的传输高质量音视频。

2012年，AVB任务组在其章程中扩大了时间确定性以太网的应用需求和适用范围，并同时将任务组名称改为现在的：TSN任务组。TSN是以以太网为基础的新一代网络标准，具有时间同步、延时保证等确保实时性的功能。

相对于其他确定性网络技术，如工作在1.5层的灵活以太网(FlexE)和工作在3层的确定网(DetNet)，TSN主要是解决2层网络确定性保障问题，通过一系列协议标准实现零拥塞丢包的传输，提供有上界保证的低时延和抖动，为时延敏感流量提供确定性传输保证。

图一 TSN协议层次

TSN是符合IEEE802.1Q标准的VLAN，在标准的以太帧中插入4个字节长度的VLAN tag。TSN通过VLAN tag中的PCP（Priority Code Point）和VID（VLAN ID）定义流的不同优先级协议层次。

Tag Protocol Identifier：16bit长度，标签协议识别，标识TSN网络，数值为0X8100；

Priority Code Point：3bit长度，优先级代码，标识流量优先级，3位PCP定义了8个优先级；

Drop Eligible Indicator：1bit长度，丢弃标识位，对于低QoS要求的数据可置位，网络拥塞时可丢弃，以确保高优先级数据的QoS；

VLAN Identifier（VID）：12bit长度，VLAN网络的识别号。VID=0用于识别帧优先级，VID=FFF作为预留，其余值用于标识VLAN。

图二 TSN帧结构

为了实现局域网的确定性传输，时间敏感网络(TSN)实现了精确的网络时间同步机制，流程整形、分类和不同优先级流量的流量调度机制，以及端到端、网络中的交换机进行配置，以便为时间敏感型数据提供预留带宽等服务进行系统化的网络配置机制。

图三 TSN关键技术

与标准的以太网相比，TSN最大的特点是能够保证数据交换的确定性，在提前确定时间敏感数据流（称为scheduled traffic）传输的周期，每个周期传输的数据大小后，只要数据发送方按照约定将数据发出，TSN就能够保证在确定的时间将数据交换到接受方。

图四 TSN网络特点

信而泰TSN网络解决方案

BigTao 机箱

图一 BigTao220机箱

图二 BigTao6200机箱

V2-1G-8M-TSN 测试板卡

信而泰自主研发的满足TSN测试标准的测试模块，支持10/100/1000M RJ45 自协商（电接口）、100/1000M SFP（光接口）；其基于FPGA的100%线速流量生成、统计与捕获功能，搭配信而泰BigTao6200/220机箱，可对TSN交换机进行RFC2544、RFC2889、RFC3918等性能压力测试，同时也支持TSN协议族802.1AS、QAV、QBV、QBU、CB等协议测试套件。信而泰TSN测试仪板卡可以针对汽车以太网和工业以太网等提供TSN协议测试解决方案。

信而泰TSN网络测试解决方案：

如何使用信而泰网络测试仪测试TSN协议

信而泰网络测试仪提供丰富的TSN协议集测试套件，通过高效便捷的配置向导，一站式完成各协议配置，同时搭配专业细致的统计试图，可直观的观察TSN各协议运行情况及报文交互过程。支持对接东土、物芯、虹科、河北远东等各大厂商的TSN交换机、TSN芯片以及大连东软、中车等厂家的车载终端模块测试。

下面以802.1Qbv测试为例：

测试拓扑

测试仪配置

设置过滤器

设置过滤器，用于接收统计。

配置门控列表

点击“添加”添加相应数量门控表项，并设置每个表项门控规则以及门控表项支持周期。（门控规则与DUT保持一致）

添加过滤器索引

建议将所有过滤器全部添加至各表项，从而观察有无数据落点错误情况出现。

启动AS时钟同步

设置基准时间

启动Qbv流

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V0,2584660000,2583690000,IE-C7FS8LM-305M,IE-SW-AL14M-12GT-2GESFP,CABTITE SE 15-16 LRG BK,2583850000,IE-FM6Z2VO0001MSD0SD0X,2047310050,8876450030,IE-SW-PL18MT-2GC-16TX,1450590000,2027660000,1962490000,9204770000,1707270000,1964430000,IE-SW-EL08-6TX-2SC,IE-PI-SCRJ-POF-QA,IE-C5ES8VG0015M40M40-G,M-PRINT PRO,IE-BHS-V14M-RJA,1450820000,IE-S1DS2VE0050T01T01-E,IE-SW-EL16-14TX-2FESFP,1251610150,1433940050,1430000000,1449420200,2763450000,IE-C5DS4UG0050MBSA20-E,2682390000,1240000000,1540000000,2435410000,SAISC-D-18/28-4/9CG,2047310040,2779120000,8425960000,8820000000,CABTITE SE 2/7 SML BK,IE-PS-V04P-RJ45-TH-BP,1504420000,1130000000,IE-BS-M12X-90-S-TH,1020000000,IE-WLT-VL-AP-BR-CL-US,1344690000,IE-FM6Z2VO0003MST0ST0X,IE-M12-PCBCE-PANEL,IE-PS-V14M-HYB-10P,IE-FM5Z2LO0010MST0ST0-X,IE-SFP-1GLXLC,1122710000,IE-C5DB4RE0030MCAXXX-X,2047310075,IE-C5DE4UP0100PSAXXX-E,8813500000,2584030000,IE-C5DD4UG0200DCSDCS-E,IE-FC-DF-IPH,SAI-M12-KBC-26/28,1320000000,IE-BP-V14P,1241280000,1433940030,1271240000,1296450000,1165900100,2682480000,1286590000,IE-C5DS4UG0020MBSMCS-E,2763540000,IE-C5DE4UP0015PSSXXX-E,2779210000,1730000000,2717780100,IE-OP-V01P-1S,SAISC-WDF-D-18/28-4/9CG,IE-C5ES8UG0020M40M40-G,1241440000,CABTITE FR 16/8 BK,2717810075,KOPD 10.0,1491940000,IE-SW-SL26M-24TX-2GC-LV,2715670000,1433940020,IE-SW-VL16-16TX,2637360000,IE-C5DD4UG0030A2DA2D-E,1025940100,IE-PI-RJ45-FH-P-1.6,2584910000,IE-SW-EL08-8POE,IE-FM5D2UE0100MSD0SD0X,1433940005,IE-C5DB4RE0100MCSMCA-E,1450750000,IE-C6FP8LD0030M40W40-D,9002660000,1963460000,IE-BS-M12X-180-P-TH,IE-C6FP8LV0015M40M40-V,1518080000,8946930000,2584680000,1433940010,IE-C5DS4VG0050A60A60-E,2652480000,CABTITE BP 20MM PA,IE-FCI-PWB-RCBO,IE-OM-V01M-K21-2S,IE-FM6Z2LO0005MST0ST0-X,IE-C6FP8LM0020M40M40-M,1312160150,IE-C6KS8VG0005XCSXCS-E,IE-FC-KEY2,2563810250,1920000000,IE-BIC-HYB-P-0,5-300,IE-C6FP8LR0015M40M40-R,2664840000,IE-FM6Z2LO0001MSD0SD0-X,2584570000,IE-FSMZ2LY0003MLD0LD0-X,2583780000,IE-C6FP8LO0020M40M40-O,CABTITE BP 8MM PA,1012370000,1433980100,1993550030,2003370000,IE-C5DE4UP0030PCSXXX-E,2060000000,1376510200,8813090000,2682530000,1449420250,CABTITE CR 16/8 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