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BMW汽车以太网一致性和性能测试验证

2018-04-23 14:15:02·  来源：怿星科技  
　
为了克服车内网络带宽的限制，BMW于2008年发布了世界上第一个搭载以太网的车型，并于2013年加入了更多的通信信息。为了确保更多功能在2013年得以实现，BMW牵头创建了一对非屏蔽双绞线的以太网物理层(IEEE 100BASE-T1)。与传统2对或者4对双绞线相比，100BASE-T1更能满足汽车电磁兼容性的要求。
BMW 汽车以太网

BMW汽车以太网面临的问题
  • 验证交换机（Switch ECU）及数据记录仪（Data Logger）的性能和可靠性；
  • 验证AVB和TCP/IP协议的一致性；
BMW汽车以太网采用的解决方案
  • IxNetwork AVB套件；
  • IxANVL Automotive套件；
BMW汽车以太网的验证结果
  • 完整验证了交换机的性能、鲁棒性和可靠性；
  • 发现了数据记录仪丢失数据的问题；
  • 测试了gPTP的时钟同步质量；
  • 基于OPEN Alliance规范，验证了ECU TCP/IP协议的一致性；
BMW汽车以太网一致性和性能测试验证

为了克服车内网络带宽的限制，BMW于2008年发布了世界上第一个搭载以太网的车型，并于2013年加入了更多的通信信息。为了确保更多功能在2013年得以实现，BMW牵头创建了一对非屏蔽双绞线的以太网物理层(IEEE 100base-T1)。与传统2对或者4对双绞线相比，100base-T1更能满足汽车电磁兼容性的要求。

定义一个全新的汽车通信网络是一个巨大的挑战。加上验证新的物理层，BMW在网络设计上经历了从总线型到环型拓扑的研究，从CAN/FlexRay/MOST到以太网的技术研究。除了测试网络本身，还需要测试上层应用协议，如TCP/IP、AVB和新的汽车总线协议SOME/IP等。
  • 汽车以太网测试验证包含4个阶段
  • 物理层验证，需要测试几天或者几周；
  • 以太网交换机的验证；
  • 验证ECU不同协议的一致性；
  • 网络系统级验证及使用记录仪发现网络故障；
因为以太网是一个基于交换机的网络，在设计的时候，相比于传统的总线型网络，它拥有了更多的灵活性。大多数汽车ECU会设计多个端口来连接到其他ECU，对于这样的ECU，验证各种条件下的以太网帧转发是非常重要的。

IxNetwork作为IXIA的旗舰产品用于验证汽车以太网的L2-3层网络。IxNetwork依赖的是专业硬件设备，该设备可在上百个以太网端口以线性速率方式产生和测量以太网数据流量。即使汽车领域的以太网速率（100Mbps和1Gbps）目前还不是很高,但为了测试Switch的性能和鲁棒性，BMW必须能够非常精确的并可预期的为汽车网络产生期望的和异常的数据流量，这些数据流量都是基于RFC2544和RFC2889标准产生的。IxNetwork可以在多个端口以精确的并可预期的方式产生数据流量，来帮助客户发现并减少网络问题。



图1 Switch性能和鲁棒性测试-带宽、丢包、延迟

从某种意义上说，汽车数据记录仪就是将车内网络数据复制并保存到HDD或者SSD的静态存储设备中。基于IxNetwork的可预期性，用户可通过生成大量的数据流量来验证数据记录仪的性能极限和瓶颈，比如某些情况下的数据记录仪丢包问题。

因为IxNetwork也支持AVB，BMW也可测试AVB交换机不会丢弃或者延迟关键的多媒体流量。同时还能精确测量和验证AVB终端节点的时钟同步特性，时钟同步也是媒体播放的基础。



图2 AVB Switch测试-时钟同步、带宽延时

由于汽车制造商通常使用不同的供应商提供部件，因此必须确保所有的ECU使用相同的通信方式。BMW要求它的供应商必须遵循TC8(OPEN Alliance Technical Committee no.8)测试标准。BMW是TC8的主要支持者，为了实现ECU通信的一致性，管控着TCP/IP测试规范的发展。IXIA已经实现了TCP/IP测试中800个测试用例的90%，其中包含经过充分验证的IP,ARP,ICMP,TCP,UDP,DHCP和SOME/IP的一致性自动化网络验证库（IxANVL）。除了第三方验证，BMW也使用IxANVL进行实验室验证来确保开发过程的灵活性。



图3 基于AUTOSAR的TCP/IP协议栈的一致性和鲁棒性测试

使用IXIA的IxNetwork和IxANVL产品，客户能够像BMW一样成功验证他们的汽车以太网网络，同时实现交换机性能和鲁棒性的可视化测试。使用IXIA的以太网测试解决方案，BMW能够提供给消费者一流品质的汽车通信系统。 
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