《車載時間敏感網(wǎng)絡(luò)交換芯片功能和性能要求》

ICS31.200

CCSL56

團體標準

T/CSAEXXXX—XXXX

車載時間敏感網(wǎng)絡(luò)通訊交換芯片

功能和性能要求

Functionandperformancespecificationforin-vehicletime-sensitivenetworking

switchchip

（報批稿）

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

車載時間敏感網(wǎng)絡(luò)通訊交換芯片功能和性能要求

1范圍

本文件規(guī)定了車載時間敏感網(wǎng)絡(luò)通訊交換芯片的功能和性能要求。

本文件適用于車載時間敏感網(wǎng)絡(luò)通訊交換芯片的設(shè)計開發(fā)。其他領(lǐng)域的時間敏感網(wǎng)絡(luò)通訊交換芯片

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/T18236.1信息技術(shù)系統(tǒng)間遠程通信和信息交換局域網(wǎng)和城域網(wǎng)公共規(guī)范第1部分:媒體

訪問控制(MAC)服務(wù)定義

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

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）

IEEE802.1Q—2018局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準—網(wǎng)橋和橋接網(wǎng)絡(luò)（LocalandMetropolitanArea

Network--BridgesandBridgedNetworks）

IEEE802.1Qav—2009局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準——虛擬橋接局域網(wǎng)—修訂12：時間敏感流的轉(zhuǎn)發(fā)和

排隊增強（Localandmetropolitanareanetworks—VirtualBridgedLocalAreaNetworksAmendment

12:ForwardingandQueuingEnhancementsforTime—SensitiveStreams）

IEEE802.1AS—2020局域網(wǎng)和城域網(wǎng)時間敏感應(yīng)用的定時和同步（LocalandMetropolitanArea

Networks—TimingandSynchronizationforTime—SensitiveApplications）

IEEE802.1Qbu—2016局域網(wǎng)和城域網(wǎng)網(wǎng)橋和橋接網(wǎng)絡(luò)—修訂26：幀搶占（Localand

metropolitanareanetworks—BridgesandBridgedNetworks—Amendment26:FramePreemption）

IEEE802.1Qbv—2015局域網(wǎng)和城域網(wǎng)I—網(wǎng)橋和橋接網(wǎng)絡(luò)--修訂25：時間感知整形（IEEE

StandardforLocalandmetropolitanareanetworks—BridgesandBridgedNetworks—Amendment

25:EnhancementsforScheduledTraffic）

IEEE802.1Qci—2017局域網(wǎng)和城域網(wǎng)網(wǎng)橋和橋接網(wǎng)絡(luò)—修訂28：每流過濾和管控（Localand

metropolitanareanetworks—BridgesandBridgedNetworks—Amendment28:Per—StreamFiltering

andPolicing）

IEEE802.1CB—2017局域網(wǎng)和城域網(wǎng)可靠性的幀復(fù)制和消除（Localandmetropolitanarea

networks—FrameReplicationandEliminationforReliability）

IEEE802.3br—2016以太網(wǎng)修訂5：互通快速業(yè)務(wù)的規(guī)范和管理參數(shù)（EthernetAmendment5:

SpecificationandManagementParametersforInterspersingExpressTraffic）

IEEE802.1Qch—2017局域網(wǎng)和城域網(wǎng)網(wǎng)橋和橋接網(wǎng)絡(luò)—修訂29：循環(huán)排隊和轉(zhuǎn)發(fā)（Localand

metropolitanareanetworks—BridgesandBridgedNetworks—Amendment29:CyclicQueuingand

Forwarding）

1

T/CSAEXXXX—XXXX

IEEE802.1Qcr—2020局域網(wǎng)和城域網(wǎng)橋接和橋接網(wǎng)絡(luò)—修訂34：異步流量成形（Localand

MetropolitanAreaNetworksBridgesandBridgedNetworksAmendment34:AsynchronousTraffic

Shaping）

IEEE802.1D—2004局域網(wǎng)和城域網(wǎng)：媒體訪問控制（MAC）橋（Localandmetropolitanarea

networks:MediaAccessControl(MAC)bridges）

IEEE802.1X—2010局域網(wǎng)和城域網(wǎng)基于端口的網(wǎng)絡(luò)訪問控制（Localandmetropolitanarea

networks—Port—BasedNetworkAccessControl）

IEEE802.1AB—2009局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準站點和媒體訪問控制連接發(fā)現(xiàn)（Localand

metropolitanareanetworks—StationandMediaAccessControlConnectivityDiscovery）

IETFRFC4541:2006Internet組管理協(xié)議（IGMP）和多播偵聽器發(fā)現(xiàn)（MLD）偵聽交換機的注意

事項(ConsiderationsforInternetGroupManagementProtocol(IGMP)andMulticastListener

Discovery(MLD)SnoopingSwitches)

IEEE802.3bw—2015以太網(wǎng)標準修訂1:單根平衡雙絞線100mb/s操作的物理層規(guī)范和管理參數(shù)

(100BASE-T1)（EthernetAmendment1:PhysicalLayerSpecificationsandManagementParameters

for100Mb/sOperationoveraSingleBalancedTwistedPairCable(100BASE-T1)）

IEEE802.3bp—2016以太網(wǎng)標準修訂4:單雙絞銅電纜上1gb/s操作的物理層規(guī)范和管理參數(shù)

（EthernetAmendment4:PhysicalLayerSpecificationsandManagementParametersfor1Gb/s

OperationoveraSingleTwisted-PairCopperCable）

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)

OPENAllianceTC10：OPEN聯(lián)盟汽車以太網(wǎng)睡眠/喚醒（AutomotiveEthernetSleep/Wake-Up）

3術(shù)語與定義

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

件。

4

車規(guī)級芯片automotivegrade

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—2021，2.3.5]

3.2

時間敏感網(wǎng)絡(luò)timesensitivenetwork

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—2008，2.17，有修改]

3.4

失效率failurerate

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]

2

T/CSAEXXXX—XXXX

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—11:2020，3.1.75]

3.6

虛擬局域網(wǎng)virtuallocalareanetwork

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，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。

5縮略語

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）

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

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

CBS：基于信用的整形器（CreditBasedShaper）

E幀：快速幀（Expressframe）

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

GMAC：媒體訪問控制（G—biteMediaAccessControl）

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）

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

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

P幀：可被搶占幀（Preemptableframe）

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

SERDES：串行解串器（SERializer/DESerializer）

STP：生成樹協(xié)議（SpanningTreeProtocol）

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

TSN：時間敏感網(wǎng)絡(luò)（Time—SensitiveNetworking）

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

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

6功能要求

7TSN/AVB功能要求

7.1.1精確時間同步

應(yīng)符合IEEE802.1AS—2020協(xié)議相關(guān)規(guī)定，支持端節(jié)點和橋節(jié)點。

7.1.2幀搶占

應(yīng)符合IEEE802.1Qbu—2016和IEEE802.3br—2016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。

7.1.3時間感知整形

符合IEEE802.1Qbv—2015協(xié)議相關(guān)規(guī)定，應(yīng)支持8個隊列門控列表周期性調(diào)度。

3

T/CSAEXXXX—XXXX

7.1.4流過濾與管控

符合IEEE802.1Qci—2017協(xié)議相關(guān)規(guī)定，應(yīng)支持入口流過濾、流門控、流計量等功能。

7.1.5循環(huán)隊列轉(zhuǎn)發(fā)

符合IEEE802.1Qch—2017協(xié)議相關(guān)規(guī)定，應(yīng)支持雙隊列循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)確定性低時延。

7.1.6幀復(fù)制與消除

符合IEEE802.1CB—2017協(xié)議相關(guān)規(guī)定，應(yīng)能對關(guān)鍵幀進行復(fù)制與消除，實現(xiàn)關(guān)鍵幀冗余，支持

不小于2路冗余傳輸。

7.1.7基于信用的整形

符合IEEE802.1Qav—2009協(xié)議相關(guān)規(guī)定，應(yīng)支持基于信用的流量整形。

7.1.8異步流量整形

符合IEEE802.1Qcr—2020協(xié)議相關(guān)規(guī)定，應(yīng)支持異步流量整形。

8基本交換功能

8.1.1交換和過濾

應(yīng)支持GB/T18236.1規(guī)定的數(shù)據(jù)包交換和過濾功能。

8.1.2鏈路層檢測

應(yīng)支持IEEE802.1AB—2009規(guī)定的LLDP協(xié)議。

8.1.3生成樹

應(yīng)支持STP、RSTP、MSTP協(xié)議基本功能。

8.1.4虛擬局域網(wǎng)

8.1.5應(yīng)支持IEEE802.1Q—2018規(guī)定的VLAN功能。

8.1.6應(yīng)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。

8.1.7應(yīng)支持IEEE802.1Q—2018規(guī)定的GVRP協(xié)議。

8.1.8應(yīng)支持IEEE802.1D—2004規(guī)定的流量優(yōu)先級服務(wù)功能。

8.1.9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)先級算法。

8.1.10組播

8.1.11應(yīng)支持靜態(tài)組播功能,允許的組播組數(shù)量不小于256。

8.1.12應(yīng)支持基于IGMP—Snooping(IETFRFC4541:2006)的動態(tài)組播功能,兼容IGMPv1,v2和v3版

本，允許的組播組數(shù)量不小于256。

8.1.13應(yīng)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。

8.1.14端口鏡像

應(yīng)支持端口鏡像功能。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)。

9通用接口

9.1.1媒體獨立接口

可支持多種媒體獨立接口，包括QSGMII、SGMII、GMII、RGMII、MII、SERDES等。

9.1.2通用控制接口

可支持多種通用控制接口，包括PCIE、SPI、I2C、MII、RGMIII等。

9.1.3業(yè)務(wù)接口數(shù)量

4

T/CSAEXXXX—XXXX

可支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接口數(shù)量不少于5個，交換容量不少于5G。

10功能安全

5.4.1按照GB/T34590的要求，產(chǎn)品的功能安全要求應(yīng)貫穿產(chǎn)品的全生命周期。

5.4.2產(chǎn)品在不同的應(yīng)用場景應(yīng)滿足相應(yīng)的ASIL等級要求。

11信息安全

11.1.1網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制

11.1.2應(yīng)支持網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制功能,抑制非期望的數(shù)據(jù)流量。

11.1.3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。

11.1.4抗攻擊

應(yīng)能抵御常見的ICMP、TCP,UDP,ARP等方式的攻擊。

11.1.5訪問控制

11.1.6應(yīng)支持基于端口的MAC地址和IP地址的訪問控制功能。

11.1.7應(yīng)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。

11.1.8應(yīng)支持基于IEEE802.1X—2010的身份鑒別和認證。

11.1.9應(yīng)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。

11.1.10應(yīng)支持密鑰交換功能。

11.1.11支持IEEE802.1X—2010協(xié)議的以太網(wǎng)交換機,在接入局域網(wǎng)時應(yīng)作為請求者進行認證。

11.1.12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)。

12睡眠與喚醒

應(yīng)符合OPENAllianceTC10規(guī)定的相關(guān)要求。

13物理層

應(yīng)符合IEEE802.3bw-2015和IEEE802.3bp-2016規(guī)定的相關(guān)要求。

14性能要求

15實時轉(zhuǎn)發(fā)性能

在開啟TSN功能時，針對時間敏感業(yè)務(wù)流量，單節(jié)點傳輸時延（測試數(shù)據(jù)幀長：64字節(jié)）不大于

5?μs，平均傳輸時延抖動不大于500ns。

16時間同步精度誤差

單節(jié)點時間同步精度誤差絕對值應(yīng)不大于80ns。

17最小門控開門時間

最小門控開門時間應(yīng)不大于5μs。

18調(diào)度周期

時間敏感流的隊列調(diào)度周期最小值應(yīng)不大于1ms。

19可靠性

產(chǎn)品可靠性應(yīng)符合AEC-Q100-REV-H的要求。

5

T/CSAEXXXX—XXXX

參考文獻

[1]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

[2]GB/T30094—2013工業(yè)以太網(wǎng)交換機技術(shù)規(guī)范

[3]T/CESA1120—2020人工智能芯片面向邊緣側(cè)的深度學(xué)習(xí)芯片測試指標與測試方法

[4]AEC—Q002統(tǒng)計產(chǎn)量分析指南（Guidelinesforstatisticalyieldanalysis）

[5]AEC—Q001部件平均測試指南（