如何使用网络测试仪对车载终端进行时间同步测试

车载以太网概述

车载以太网是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术，与传统以太网使用4对非屏蔽双绞线电缆不同，车载以太网在单对非屏蔽双绞线上可实现100Mbit/s，甚至1Gbit/s的传输速率，同时还满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。现代汽车的电子控制单元很多，达到几十块或上百块，不同的车载终端控制器、TSN交换机等组件共同构成庞大的车载以太网，电子控制单元通过传感器不断接收外界信号，然后发出指令去控制执行器的动作，不同的ECU之间的数据通过CAN总线进行转发。

车载终端与TSN交换设备

• 车载终端模块是车辆监控管理系统的前端设备，一般隐秘地安装在各种车辆内，车载终端设备主要由车载视频服务器、LCD触摸屏、外接摄像机、通话手柄、汽车防盗器等各种外围设备组成。

• TSN交换机能够实现各类型网络终端的互联互通，与传统交换机相比，其具有体量小、功耗低、延迟低、可靠性高、抖动频率低、数据传输能力强、适用端口多等优点，可在工业网络、车联网以及航空航天、铁路、军工装备的机载网络互联互通中发挥出重要作用。
  
  图一 TSN交换机
  
  图一 车载终端模块

信而泰TSN测试仪

• BigTao机箱
  
  图一 BigTao220机箱
  
  图二 BigTao6200机箱

信而泰BigTao220便携式机框是拥有全球领先架构的新一代研发类测试机框。它采用模块化设计，提供2个插槽，支持从10M到400G多种速率的测试模块任意组合，同时也是支持信而泰新型100G多速卡（10G/25G/40G/100G）体积最小的机框。
BigTao6200机框具有高效的硬件架构，独有的风扇/噪音控制和节能技术，在提供高效率运行的同时，能够有效地减低噪音和功耗，为企业节省成本。BigTao6200机框不仅提供6个插槽还能够运行现有的V2系列所有测试模块，而且兼容之前所有的V系列测试模块，对客户的资产提供最大能力的保护。
两者配合信而泰基于PCT架构的新一代测试软件RENIX以及V系列测试模块， BigTao220/6200可实现针对网络设备和网络系统的Layer2-3流量测试及协议仿真，在功能、性能及安全性方面提供全面测试解决方案，满足研发设计、验证和质量控制等过程中的测试需求。

• 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。

车载终端与TSN交换机测试差异

• 角色不同：TSN交换机在车载以太网中承担的是转发角色，将收到的数据根据TSN交换机各协议配置进行转发；车载终端模块则为Listener/Talker角色，对收到的不同类型的数据进行相应动作。

• 测试内容不同：TSN交换机大多测试内容为基于TSN协议族的功能性测试，例如：802.1AS、Qbv、Qav、CB等协议的测试；而车载终端模块关注的标准更多为GPTP、CBS、FQTSS、1722

• 测试拓扑不同：
  1）常见的TSN交换机测试拓扑为双端口一进一出，使用两个RJ45口，网络测试仪通过分析接收到的数据判断TSN交换机功能是否完善，如图一：
  2）车载终端模块测试拓扑则为单端口，且大多为单个T1接口，网络测试仪通过运行某协议发送特定报文至车载终端模块，在车载终端模块上评估模块状态，如图二：
  
  图一 TSN交换机常见测试拓扑
  图二 车载终端模块常见测试拓扑

如何使用网络测试仪对车载终端进行时间同步测试

信而泰BigTao220/6200网络测试仪搭配V2-1G-8M-TSN测试板卡配合光转T1模块可实现对车载终端模块进行GPTP、CBS等协议测试，测试拓扑见上图二。
该文章主要演示对大连东软某车载终端模块进行GPTP测试过程：

• 信而泰网络测试仪，根据被测设备角色选择本端T1接口主从角色。
  
• 配置GPTP协议，根据被测设备GPTP角色设置网络测试仪本端优先级，此用例中测试仪做Slave。
  
• 启动GPTP协议在网络测试仪上查看时钟同步报文交互结果。
  
• 在提前配置好程序的车载终端模块上启动GPTP。
  
• 查看网络测试仪未启动GPTP协议时车载终端的状态。
  
• 启动网络测试仪GPTP协议查看车载终端的状态
  车载终端模块成功与网络测试仪完成GPTP时钟同步
  
• 在车载终端模块上查看GPTP各报文接收发送情况。
  
• 在网络测试仪上查看时钟同步结果。