TSN时间敏感网络测试之 IEEE-802.1AS Timing & Synchronization

时间敏感网络(TSN)技术在众多领域扮演重要角色，如在汽车以太网（Automotive）、工业通信（Industrial）、AVB和5G前传（Fronthaul）等。TSN的任务是确保数据包在一个确定的时间窗口内交付，而不会因为链路拥塞错误而导致丢失或高延迟。这其中很重要的一个环节是能够确保网络中的所有网元（Elements）同步在相同的时间基准。这是通过IEEE-802.1AS中定义的基于数据包的信息传输来实现的，它也被称为gPTP（generalized Precision Time Protocol）。

802.1AS是IEEE 1588 v2的一个实现子项。当部署具有802.1AS时间同步的网络系统时，验证各网元的时钟是否同步是很重要的。

围绕TSN开展全面测试需要覆盖支持

•  定时和同步的鲁棒性测试：追踪各网元设备的主/从时钟同步速率、时钟保持稳定性和漂移量
• 802.1AS –Timing and Synchronization
•  帧复制和可靠性消除测试：测试网络系统应对重复数据包的过滤规则执行效率及性能开销
• 802.1CB –Frame Replication and Elimination for Reliability
•  流过滤和管理：测试网络系统对混合多种网络优先级的多流数据处理能力
• 802.1Qci –Per-Stream Filtering and Policing
•  增强的计划流功能测试：验证高优先级的数据流是否优先处理交付
• 802.1Qbv –Enhancements for Scheduled Traffic
•  帧抢占/802.1BR：测试在抢占机制下的流量转发效率及带来的性能开销评估
• 802.1Qbu –Frame preemption /802.1.BR –Bridge Port Extension

本篇围绕802.1AS-Timing & Synchronization测试实现部分做了小整理。包含了验证802.1AS网桥和端点中802.1AS主时钟和从时钟的多项功能集的支持。

1.测试拓扑结构Topologies

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2.单臂测试/流量压力测试One Arm Traffic testing

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3.端到端测试 End-to-End Testing

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4.数据锁定追踪统计
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5.实时数据统计

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6.基于折线图的数据趋势分析
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7.基于柱状图等多种直观数据分析

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8.报文捕获Capture

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Specifications
支持TSN MAC的测试板卡	ODIN-1G-3S-6P-TSN  6端口千兆SFP接口，支持10/100/1000M电口或100/1000M光 ODIN-10G-5S-6P-CU-TSN 6端口万兆RJ45，支持10G/5G/2.5G/1G/100M电 ODIN-25G-2S-6P-TSN 6端口25GE SFP28接口，支持25G/10G ODIN-1G-2S-6P-T1-TSN 6端口1000BASE-T1/100MBASE-T1
TSN 802.1AS测试可遵循的规范	IEEE Std 802.1AS-2011 Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications in Bridged Local Area Networks IEEE Std 802.1AS-2011/Cor 1-2013 (Corrigendum to IEEE Std 802.1AS-2011) Corrigendum 1: Technical and Editorial Corrections IEEE Std 802.1AS-2011/Cor 2-2015 (Corrigendum to IEEE Std 802.1AS-2011) Corrigendum 2: Technical and Editorial Corrections Future: IEEE 802.1AS-Rev/ IEEE 802.1AS-2020
Master/slave configuration settings	需可设置为802.1AS规范下的任意值: Master, Clock: Priority #1, Priority #2, Class, Time source, Accuracy Master, Timing: Announce interval, Sync interval Slave: Min. pdelay request interval
Sync Rate 时钟同步速率	以不同的Sync Rate（PPS）发起时钟同步，统计个从属端口的Sync Rate（PPS）
Pdelay	每个从属端口pdelay的汇总和当前的平均值、最小值、最大值(ns)统计。
NeighborRateRatio	每一个从属端口的邻居速率比的汇总和当前的平均值、最小值、最大值(%)统计。
Drift 时钟漂移	通过比较测试模块上的主时钟和从时钟，测量测试模块上的主时钟和每个从时钟之间的漂移，找到显示每个从时钟和主时钟之间差异的 "时间误差"。 为每个从属时钟汇总和当前的avg.、min.、max. (ns) "时间误差 "。
验证各跳数之间的时钟稳定性	根据 "时间误差 "计数器，验证被测系统中跳数之间的时钟稳定性，该计数器显示每个从属时钟与测试模块上的主时钟之间的差异。 汇总和当前的avg.、min.、max. (ns)每个从属时钟的 "时间误差 "汇总和当前的平均值、最小值、最大值。 两个选定的从属时钟的 "时间误差 "之间的累计和当前平均值、最小值、最大值（ns）。(ns)，两个选定的从属时钟的 "时间误差 "之间的平均值、最小值、最大值。
端到端测试	发送/接收同步数据包统计 发送/接收pdelay数据包的统计数据 发送/接收公告数据包统计
报文抓取Capture	捕获标准规则：所有的流量，FCS错误流量，过滤器匹配，或没有测试有效载荷的流量。 支持导出到Wireshark进行详细分析