《車用時間敏感網(wǎng)絡(luò)通訊芯片功能和性能要求》

ICS43.040

CCST35

團體標準

T/CSAEXXXX—XXXX

車用時間敏感網(wǎng)絡(luò)通訊芯片功能和性能要求

Functionandspecificationforautomotivetimesensitivenetworkcommunication

chip

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國汽車工程學(xué)會發(fā)布

T/CSAEXXXX—XXXX

車用時間敏感網(wǎng)絡(luò)通訊芯片功能和性能要求

1范圍

本文件規(guī)定了車用時間敏感網(wǎng)絡(luò)通訊轉(zhuǎn)發(fā)芯片的功能和性能要求。

本文件適用于車用時間敏感網(wǎng)絡(luò)通訊轉(zhuǎn)發(fā)芯片的設(shè)計開發(fā)和測試評價。其他領(lǐng)域的時間敏感網(wǎng)絡(luò)

通訊芯片可參照執(zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T2900.13-2008電工術(shù)語可信性與服務(wù)質(zhì)量

GB/T2900.66電工術(shù)語半導(dǎo)體器件和集成電路

GB/T5271.1信息技術(shù)詞匯第1部分基本術(shù)語

GB/T18305質(zhì)量管理體系汽車生產(chǎn)件及相關(guān)服務(wù)件組織應(yīng)用GB/T19001—2008的特別要求

GB/T34590.1道路車輛功能安全第1部分：術(shù)語

GB/T38187-2019汽車電氣電子可靠性術(shù)語

GB/T30094-2013工業(yè)以太網(wǎng)交換機技術(shù)規(guī)范

T/CSAE222—2021純電動乘用車車規(guī)級芯片一般要求

AEC-Q100-REV-H基于失效機理的集成電路應(yīng)力測試驗證（Failuremechanismbasedstresstest

qualificationforintegratedcircuits）

ISO/IECTR29119-11-2020軟件和系統(tǒng)工程-軟件測試-第11部分：基于AI的系統(tǒng)測試指南

(Softwareandsystemsengineering—Softwaretesting—Part11：Guidelinesonthetesting

ofAI-basedsystems)

IEEE802.1Q-2018-IEEEStandardforLocalandMetropolitanAreaNetwork--Bridgesand

BridgedNetworks

IEEE802.1Qav-2009-IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--Virtual

BridgedLocalAreaNetworksAmendment12:ForwardingandQueuingEnhancementsforTime-

SensitiveStreams

IEEE802.1AS-2020-IEEEStandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks--Timingand

SynchronizationforTime-SensitiveApplications

IEEE802.1AX-2008–IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks—Link

Aggregation

IEEE802.1Qbu-2016-IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--Bridges

andBridgedNetworks--Amendment26:FramePreemption

IEEE802.1QbvGateControlListSynthesisUsingArrayTheoryEncoding

IEEE802.1Qci-2017-IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--Bridges

andBridgedNetworks--Amendment28:Per-StreamFilteringandPolicing

IEEE802.1CB-2017-IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--Frame

ReplicationandEliminationforReliability

IEEE802.3br-2016-IEEEStandardforEthernetAmendment5:Specificationand

ManagementParametersforInterspersingExpressTraffic

IEEE802.1Qch-2017-IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--Bridges

andBridgedNetworks--Amendment29:CyclicQueuingandForwarding

1

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IEEE1588-2019-IEEEStandardforaPrecisionClockSynchronizationProtocolfor

NetworkedMeasurementandControlSystems

IEEE802.1Qcr-2020-IEEEStandardforLocalandMetropolitanAreaNetworksBridges

andBridgedNetworksAmendment34:AsynchronousTrafficShaping

IEEE802.1D-2004-Localandmetropolitanareanetworks:MediaAccessControl(MAC)

bridges

IEEE802.1X-2010-IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--Port-Based

NetworkAccessControl

3術(shù)語和定義

GB/T2900.66、GB/T5271.1、GB/T18305和GB/T34590.1-2017界定的以及下列術(shù)語和定義適用于

本文件。

3.1

車規(guī)級芯片automotivegradeIC

滿足汽車質(zhì)量管理體系，符合可靠性和功能安全要求的集成電路。

[來源：T/CSAE222—2021，定義3.5]

3.2

時間敏感網(wǎng)絡(luò)timesensitivenetworkTSN

由電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）定義，基于標準以太網(wǎng)技術(shù)提供確定性服務(wù)的解決方案。用于構(gòu)

建更可靠的、低延遲、低抖動的以太網(wǎng)，最大的特點就是以確定的時延完成數(shù)據(jù)包的傳輸，從而滿足車

輛和工業(yè)領(lǐng)域的嚴苛傳輸要求。

3.3

可靠性reliability

產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定的功能的能力。

[來源：GB/T2900.13—2008，第2章，有修改]

3.4

失效率failure

執(zhí)行要求的能力的喪失的樣本占總體樣本數(shù)的比例。

[改寫：GB/T38187-2019,定義2.1.3.31]

3.5

測試數(shù)據(jù)集testdata

獨立的數(shù)據(jù)集，用于調(diào)整參數(shù)后模型的無偏估計。

[來源：ISO/IECTR29119-11-2020，定義3.1.75]

3.6

虛擬局域網(wǎng)virtualLocalAreaNetworkVLAN

一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個個網(wǎng)段從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興技

術(shù)。網(wǎng)絡(luò)中的站點不拘泥于所處的物理位置，而可以根據(jù)需要靈活地加入不同的邏輯子網(wǎng)。

3.7

冗余域規(guī)模redundantdomainsize

冗余域包含的交換機數(shù)量。

4縮略語

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下列縮略語適用于本文件。

AEC-Q：汽車電子委員會測試認證規(guī)范（AutomotiveElectronicsCouncilTestQualification）

TSN：時間敏感網(wǎng)絡(luò)（timesensitivenetwork）

AVB：以太網(wǎng)音視頻橋接技術(shù)（EthernetAudioVideoBridging）

P幀：可被搶占幀（Preemptableframe）

E幀：快速幀（(Expressframe）

CBS：基于信用的整形器（CreditBasedShaper）

LLDP：鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議（LinkLayerDiscoveryProtocol）

STP：生成樹協(xié)議（SpanningTreeProtocol）

RSTP:快速生成樹協(xié)議（rapidspanningTreeProtocol）

MSTP：多生成樹協(xié)議（MultipleSpanningTreeProtocol）

VLAN：虛擬局域網(wǎng)（VirtualLocalAreaNetwork）

GARP：通用屬性注冊協(xié)議（GenericAttributeRegistrationProtocol）

GVRP：GARP中的VLAN注冊協(xié)議（GARPVLANRegistrationProtocol）

ICMP：互聯(lián)網(wǎng)控制信息協(xié)議（InternetControlMessageProtocol）

TCP：傳輸控制協(xié)議（transmissionControlProtocol）

UDP：用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UserDatagramProtocol）

ARP：地址解析協(xié)議（AddressResolutionProtocol）

GMAC：媒體訪問控制（MediaAccessControl）

SERDES：串行解串器（SERializer/DESerializer）

5功能要求

5.1TSN/AVB功能要求

5.1.1精確時間同步

符合IEEE1588v2和IEEE802.1AS協(xié)議相關(guān)規(guī)定，支持邊界時鐘、普通時鐘、主時鐘、透明時鐘等

功能。

5.1.2快速流量與幀搶占

符合IEEE802.1Qbu和IEEE802.3br協(xié)議相關(guān)規(guī)定，實現(xiàn)E幀搶占P幀的MAC數(shù)據(jù)通道功能。

5.1.3增強流量調(diào)度

符合IEEE802.1Qbv協(xié)議相關(guān)規(guī)定，支持8個隊列門控列表周期性調(diào)度。

5.1.4流過濾與管控

符合IEEE802.1Qci協(xié)議相關(guān)規(guī)定，支持入口流過濾、流門控、流計量等功能。

5.1.5循環(huán)隊列轉(zhuǎn)發(fā)

符合IEEE802.1Qch協(xié)議相關(guān)規(guī)定，支持雙隊列循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)確定性低時延。

5.1.6幀復(fù)制與消除

符合IEEE802.1CB協(xié)議相關(guān)規(guī)定，能對關(guān)鍵幀進行復(fù)制與消除，實現(xiàn)關(guān)鍵幀冗余。

5.1.7基于信用的整形

符合IEEE802.1Qav協(xié)議相關(guān)規(guī)定，支持基于信用的流量整形（CBS）。

5.1.8異步流控制

符合IEEE802.1Qcr協(xié)議相關(guān)規(guī)定，支持異步流量控制。

5.2基本交換轉(zhuǎn)發(fā)功能

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5.2.1轉(zhuǎn)發(fā)和過濾

支持GB/T18236.1-2000規(guī)定的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和過濾功能。

5.2.2鏈路層檢測

支持IEEE802.1AB規(guī)定的LLDP協(xié)議。

5.2.3生成樹

支持STP、RSTP、MSTP協(xié)議基本功能。

5.2.4虛擬局域網(wǎng)

5.2.4.1IEEE802.1Q:2018規(guī)定的VLAN功能，允許的VLAN數(shù)量應(yīng)為100。

5.2.4.2支持VLAN流量限制功能,使特定VLAN上的流量不超過用戶的設(shè)定值。

5.2.4.3支持IEEE802.1Q:2018規(guī)定的GVRP協(xié)議。

5.2.4.4支持IEEE802.1D:2004規(guī)定的流量優(yōu)先級服務(wù)功能。

5.2.4.5每個端口應(yīng)至少支持8個優(yōu)先級隊列,隊列調(diào)度算法至少應(yīng)支持嚴格優(yōu)先級和加權(quán)循環(huán)優(yōu)先

級算法。

5.2.5組播

5.2.5.1支持靜態(tài)組播功能,允許的組播組數(shù)量宜不小于256。

5.2.5.2支持基于IGMP-Snooping(IETFRFC4541:2006)的動態(tài)組播功能,并兼容IGMPv1,v2和v3版

本，允許的組播組數(shù)量不小于256。

5.2.5.3支持IEEE802.1D:2004規(guī)定的GMRP協(xié)議，允許的組播組數(shù)量不小于256。

5.2.6鏈路聚合

支持IEEE802.1AX:2008規(guī)定的LACP協(xié)議,實現(xiàn)靜態(tài)鏈路聚合和動態(tài)鏈路聚合功能,支持鏈路聚合組

數(shù)不少于8個。

5.2.7端口鏡像

支持一對多的端口鏡像功能。在鏡像端口的被鏡像流量總和不超過其最大吞吐量的情況下,鏡像端

口不應(yīng)丟失數(shù)據(jù)。

5.2.8路由功能

5.2.8.1支持IPv4協(xié)議,基于IP的子網(wǎng)劃分功能及IP廣播功能。

5.2.8.2支持IPv6協(xié)議。

5.2.8.3支持IGMP協(xié)議,并兼容IGMPvl、IGMPv2和IGMPv3，允許的組播組數(shù)量應(yīng)不小于256。

5.2.9冗余

5.2.9.1支持基于物理層冗余鏈路的冗余組網(wǎng)功能,基于端口的冗余網(wǎng)絡(luò)支持的冗余域規(guī)模應(yīng)不小于

16。

5.2.9.2支持基于VLAN的冗余網(wǎng)絡(luò)。

5.3通用接口

5.3.1媒體獨立接口

5.3.1.1支持與通用PHY或MAC芯片的通用接口,包括QSGMII、SGMII、GMII、RGMII、MII、SERDES等。

5.3.1.2支持SFI/SFPXGMAC接口，連接XFP/SFP+。

5.3.2通用CPU接口

支持多種CPU對接接口，包括PCIE、SPI、I2C、MII、RGMIII等。

5.4安全功能

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5.4.1網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制

5.4.1.1支持網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制功能,通過限定每個端口入或/和出方向的已知或/和未知源的單播、組播

和廣播數(shù)據(jù)包的流量帶寬,抑制非期望的數(shù)據(jù)流量。

5.4.1.2網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制的粒度應(yīng)可由用戶設(shè)定,最小粒度宜為64Kb/s。

5.4.2抗攻擊

能夠抵御常見的ICMP、TCP,UDP,ARP等方式的攻擊。

5.4.3訪問控制

5.4.3.1支持基于端口的MAC地址和IP地址的訪問控制功能。

5.4.3.2支持終端設(shè)備的IP地址或MAC地址與交換機端口綁定功能,使該端口只為指定IP/MAC地址

的設(shè)備提供服務(wù)。

5.4.4基于IEEE802.1X的身份鑒別和認證

5.4.4.1支持基于IEEE802.1X:2010的基于端口的網(wǎng)絡(luò)訪問控制協(xié)議,實現(xiàn)對每個端口的接入設(shè)備進

行認證的功能。

5.4.4.2支持密鑰交換功能,為數(shù)據(jù)流加密提供安全的密鑰。

5.4.4.3在支持IEEE802.1X:2010協(xié)議的系統(tǒng)中使用的以太網(wǎng)交換機,在接入局域網(wǎng)時應(yīng)作為請求者

進行認證。

5.4.4.4系統(tǒng)中經(jīng)過認證的以太網(wǎng)交換機應(yīng)能夠為認證者和/或認證服務(wù)器提供認證服務(wù)。

5.5CPU子系統(tǒng)

5.5.1支持連接外置CPU和連接基于RISCV架構(gòu)的內(nèi)置CPU兩種模式。

5.5.2支持至少一個GMAC接口用于連接交換內(nèi)核。

6性能要求

6.1實時轉(zhuǎn)發(fā)性能

產(chǎn)品實時轉(zhuǎn)發(fā)性能應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1實時轉(zhuǎn)發(fā)性能

項目指標

地址緩存能力≥4K

地址學(xué)習(xí)能力≥1000幀/s

丟包率0

單機時延（測試數(shù)據(jù)幀長：64字節(jié)）≤10μs

單機時延抖動（測試數(shù)據(jù)幀長：64字節(jié)）≤5μs

路由表容量≥2K

6.2時間同步精度

單節(jié)點時間同步精度小于50ns。

6.3門控精度

最小門控小于5μs。

6.4調(diào)度周期

時間敏感流的隊列調(diào)度周期最小值小于1ms。

6.5環(huán)境可靠性

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按照AEC-Q100要求，應(yīng)符合下列等級：

a)Grade1：-40℃～+125℃；

b)Grade2：-40℃～+105℃。

高溫運行生命周期應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表2高溫運行生命周期

等級測試溫度1（°C）測試時長1（H）測試溫度2（°C）測試時長2（H）