半导体制造商针对车载以太网启用新测试——实现车载网络的未来

[{"insert":"引言 \n自动驾驶、互联汽车和高级驾驶辅助系统 (ADAS)的发展对强大、可靠的高速车载网络(IVN) 提出了更高要求。车载以太网通过降低成本、重量和复杂性来满足这些需求。\n与其他IVN 技术（如 LIN、CAN、FlexRay）相比，车载以太网的优势在于其具有多点连接以及更高带宽和低延迟。此外，车载以太网还有从100 Mbps到 1 Gbps 的增长空间，而最新发布的IEEE 802.3ch更是提出了2.5、5 和 10 Gbps。 \n这位客户是一家全球半导体公司，他们供应的芯片组和模块支持安全连接和基础设施，可用于实施新1 Gbps 车载以太网测试。客户不仅十分了解汽车、工业和移动等目标市场的技术趋势，还深知标准对于确保技术互联互通的重要性。\n \n组织： \n• 半导体制造商 \n挑战： \n• 如何针对车载以太网启用新测试 \n• 如何在实验室创建真实条件 \n解决方案： \n• Infiniium MXR系列实时示波器 \n• AE6900T车载以太网一致性测试解决方案 \n• IxNetwork第 2–3 层网络基础设施性能测试 \n结果： \n• 快速设置并测试车载以太网设计 \n• 在实验室仿真真实的用户应用和场景\n \n挑战：如何在实验室测试真实场景 \n负责网络测试的业务小组使用是德科技Infiniium 示波器进行硬件表征和微处理器接口验证。一个新项目要求客户实施1 Gbps 车载以太网测试，包括一项称为时间敏感网络(TSN)的测试。 \nTSN 是一组标准，用于在以太网通信网络上支持时间关键型应用。它是位于物理层 (PHY) 之上的高级协议；见图 1。 \nTSN 支持通过单个标准以太网网络实现高输出电子控制单元(ECU) 的实时控制和同步。图 2 简单描述了一个端口上可能出现的状况：ADAS、信息娱乐和定期更新。在实际系统中，一个端口可能会交换150到 200 个数据流。每个流都有各自的优先级、紧急程度和应用数据。TSN 测试会将所有端口都连接到系统上，检查整体情况，从而准确掌握网络的特性。 \n测试结果需要非常精确。他们必须评估丢包、时延、抖动和延迟，确保数据包不会丢失。\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202302/1e0c5f654c69ac46.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"图 1. 车载以太网开放系统互连 (OSI) 模型"},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":" "},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"车载以太网与已经存在几十年的标准以太网不一样。它是为满足汽车行业需求而量身定制的一个网络，具有更高数据传输带宽，可以处理车辆传感器收集的大量数据。近二十年来，汽车电子器件的数量呈指数级增长，带动了对高带宽数据传输的需求。得益于此，一根轻型非屏蔽双绞车载以太网电缆的重量比同轴屏蔽电缆轻了30% 左右。这种电缆可以在–40 °C 至+150 °C 的恶劣汽车环境下运行，并且能满足非常严格的汽车EMC 和 EMI 要求。\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202302/eb902a05fc8767b3.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"图 2. 车载以太网端口上时序和抖动的重要性"},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":" "},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"虽然客户不熟悉车载以太网测试计划中的 TSN 术语，但他们知道只靠示波器还远远不够。客户不仅需要知道对照众多标准中的哪一个进行测试，还要寻找一个涵盖车载以太网物理层和网络层的解决方案。 \n然而，最大的挑战是车载以太网需要进行严格的一致性验证，并且需要在实验室仿真真实的工作负载。客户需要确保这些标准能够在真实条件下起作用。 \n \n解决方案：测试物理层和网络层 \n物理层测试系统是一个自动化系统，它可以跟踪不断发展的标准并验证车载以太网设计。该系统涵盖了适用于车载以太网的所有数据速率和标准，如：BroadR-Reach、IEEE 10BASE-T1S、100BASE-T1、1000BASE-T1 和 2.5 / 5 / 10GBASE-T1。 \n通过在MXR系列Infiniium 示波器上安装是德科技的AE6910T车载以太网发射机一致性软件（如图3 所示），客户可以满足物理层测试需求。\n该解决方案能自动执行物理层电气测试，从而判断产品是否符合电气与电子工程师协会(IEEE) 和 OPEN联盟规定的传输 (Tx) 一致性要求。测量报告中的裕量分析数据还揭示了合格器件或者是不合格器件与测量标准之间的差距。该软件可以单独购买，也可以与软件、硬件、电缆和附件一起成套购买。\n网络层测试解决方案由是德科技的 Ixia XGS2机箱、Novus卡和IxNetwork软件组成。IxNetwork生成仿真真实用户应用和场景的流量。为了仿真专用于TSN的器件，是德科技在每个端口上配备了独立的处理器、大容量存储器以及专门的流量流生成和捕获硬件。 \nIxNetwork TSN一致性套件包含用于测试和基准测试场景的测试例，这些场景涵盖不同的TSN 标准，并且可以跟踪违规数据包的数量 。 \n这个套件为客户解决了最大的问题——如何执行快速、严格的一致性测试以及如何在实验室测试真实的工作负载场景。\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202302/81be156dedae315a.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"图 3. Infiniium MXR 系列示波器 2 GHz 或更高，用于 1000BASE-T1 发射机测试"},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":" "},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"结果：加快开发速度，满足一致性要求 \n是德科技的自动化端到端解决方案使得客户能够快速、轻松地实施新车载以太网测试平台。该平台可以完整覆盖相关标准，确保客户对照正确的标准进行测试并符合规范要求。 \n软件的自动化和分析功能使得其能够缩短开发周期，还能显示合格/不合格裕量。最为重要的是，客户可以创建逼真的场景和应用，从而确保标准满足真实的工作负载要求。 \n \n结论 \n为了满足新一代移动性需求，车载以太网标准会随着物理层的速度提 升和功能增强而不断发展。是德科技的车载以太网解决方案可以自动测试 和验证车载以太网设计，测试范围涵盖现有标准和新兴标准。该解决方案能够确保客户的设计符合标准规范，能够实际运用到物理层和网络层。\n——转自是德科技"},{"attributes":{"align":"right"},"insert":"\n"},{"insert":"\n"}]