罗德与施瓦茨公司和TSN Systems公司为车载以太网提供纳秒级精度延时测量

前言

随着毫米波雷达、激光雷达和摄像头等传感器的大量出现，并要求海量的传感器数据在几毫秒内传输完成并处理，使得网络延迟问题变得越发重要。测试和测量的专家Rohde&Schwarz（以下简称R&S）与时间敏感网络专家TSN Systems合作，成功在车内使用车载以太网100BASE-T1场景下，提供精确时间测量。

图1 测试方案

• 高级驾驶辅助系统（ADAS）的实现需要高带宽、低延时的通信。满足这些需求的车载以太网正成为事实上的解决方案，即提供更高数据速率的同时，具有时间敏感网络能力
• R&S和TSN Systems一起，为需要在车内网络进行精确时间测量，使得网络1-3层达到纳秒级精度的工程师，提供全面的测试解决方案，而TSN Systems提供TSN Box作为网络的硬件接口以及TSN Tools作为测量、分析的软件
• 测试中，对由TSN Box 3.0组成的系统通讯链路100BASE-T1 进行监测，系统包含Talker、Listener和TAP 三种角色配置。其中配置为TAP角色的TSN Box可向上位机的TSN Tools提供测量数据，并引入大约1.5μs ±10 ns的延时。同时，通过在物理层使用包含R&S RTx-K35总线测量统计选件的R&S RTO示波器，一起来测量并验证这一时间精度，测得结果为1.5μs ±10.2 ns。另外，在IEEE 802.1Qbv测试中，由TSN Box作为Talker仿真的500μs周期的Qbv流会产生8-20ns的抖动，同样得到了TSN Tools和R&S RTO的验证。

图2 TSN Box 3.0

图3 TSN Tools软件

TSN Tools | TSN Box

TSN Tools和TSN Box结合提供了许多功能，旨在从时间敏感角度来测量和验证车载以太网。使用具备精确接口的TSN Box作为节点来进行链路连接，同时在PC端使用TSN Tools对数据进行可视化和深度细节分析。通过配置，TSN Box可作为具备纳秒级精度的Talker或Listener使用；也可以作为TAP使用。作为TAP使用时，TSN Box可以将采集数据的时间与网内master进行透明同步，而不增加任何额外的消息，这为需要在负载时间戳和TAP采样时间之间进行关联的应用提供了保障。

图4 R&S RTO2064 示波器

R&S | 示波器及测试夹具

具备了R&S RTx-K35软件选件的R&S RTO示波器可提供高精度延迟测量功能。比如长时间检测两个设备间的通信，并且提供报文错误率及帧定时的统计数据。通过连接R&S RT-ZF7测试夹具，以便在示波器中对设备发送和接收的双向数据进行完全监控。

图5 R&S RTx-K35软件选件

图6 R&S RT-ZF7测试夹具

各种类型车载网络的精确时间测量

与适合的解译选件结合，每一帧100BASE-T1时间数据都能被测量记录，工程师也能获得完整的总线错误统计数据，比如帧错误率和连续错误率。同时，对于其他车载串行总线比如车载以太网、CAN、CAN-FD、LIN、I2C等，也可以进行精确时间测量。

R&S汽车市场部门经理Dr. Nik Dimitrakopoulos评论说，“我们的产品组合主要专注于汽车工业。通过在示波器系列产品中增加R&S RTx-K35 选件，使得以多种汽车通信标准进行精确时间测量变为可能。我们很荣幸能协助TSN Systems公司为TSN Box 3.0设备提供时间信息的验证。

TSN Systems总经理Jürgen Scheuring说，“下一代E/E架构中时间敏感通信的需求，使得OEM和Tier 1中的许多测试和验证团队面临严峻的挑战。我们很高兴能与R&S合作，并从他们行业领先的物理层分析产品和专家级的时间敏感网络知识中受益。“

北汇信息

北汇信息作为R&S的合作伙伴，基于R&S仪器，能够提供TSN网络性能测试及验证服务，此外提供C-V2X测试、T-Box测试、导航测试、车载影音娱乐测试、Bluetooth & Wi-Fi测试、智能遥控钥匙和胎压监测、汽车雷达测试等多种射频相关应用场景仿真测试解决方案和系统集成。

北汇信息还是TSN Systems在中国的独家合作伙伴，借助TSN Systems公司专业的TSN网络设备及分析软件，能够为下一代E/E架构中时间敏感网络提供系统级测试解决方案，包括系统设计测试、系统性能测试以及系统鲁棒性测试等。此外还提供TSN技术Workshop，其中对TSN协议族内各个子协议的解读、行业现状及趋势分析、根据应用场景提出TSN网络架构解决方案等内容，将有效地帮助客户迎接下一代E/E架构中时间敏感网络带来的挑战。