《车用时间敏感网络通讯芯片功能和性能要求》

ICS43.040

CCST35

团体标准

T/CSAEXXXX—XXXX

车用时间敏感网络通讯芯片功能和性能要求

Functionandspecificationforautomotivetimesensitivenetworkcommunication

chip

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国汽车工程学会发布

T/CSAEXXXX—XXXX

车用时间敏感网络通讯芯片功能和性能要求

1范围

本文件规定了车用时间敏感网络通讯转发芯片的功能和性能要求。

本文件适用于车用时间敏感网络通讯转发芯片的设计开发和测试评价。其他领域的时间敏感网络

通讯芯片可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T2900.13-2008电工术语可信性与服务质量

GB/T2900.66电工术语半导体器件和集成电路

GB/T5271.1信息技术词汇第1部分基本术语

GB/T18305质量管理体系汽车生产件及相关服务件组织应用GB/T19001—2008的特别要求

GB/T34590.1道路车辆功能安全第1部分：术语

GB/T38187-2019汽车电气电子可靠性术语

GB/T30094-2013工业以太网交换机技术规范

T/CSAE222—2021纯电动乘用车车规级芯片一般要求

AEC-Q100-REV-H基于失效机理的集成电路应力测试验证（Failuremechanismbasedstresstest

qualificationforintegratedcircuits）

ISO/IECTR29119-11-2020软件和系统工程-软件测试-第11部分：基于AI的系统测试指南

(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

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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术语和定义

GB/T2900.66、GB/T5271.1、GB/T18305和GB/T34590.1-2017界定的以及下列术语和定义适用于

本文件。

3.1

车规级芯片automotivegradeIC

满足汽车质量管理体系，符合可靠性和功能安全要求的集成电路。

[来源：T/CSAE222—2021，定义3.5]

3.2

时间敏感网络timesensitivenetworkTSN

由电气与电子工程师协会（IEEE）定义，基于标准以太网技术提供确定性服务的解决方案。用于构

建更可靠的、低延迟、低抖动的以太网，最大的特点就是以确定的时延完成数据包的传输，从而满足车

辆和工业领域的严苛传输要求。

3.3

可靠性reliability

产品在规定的条件下，在规定的时间内，完成规定的功能的能力。

[来源：GB/T2900.13—2008，第2章，有修改]

3.4

失效率failure

执行要求的能力的丧失的样本占总体样本数的比例。

[改写：GB/T38187-2019,定义2.1.3.31]

3.5

测试数据集testdata

独立的数据集，用于调整参数后模型的无偏估计。

[来源：ISO/IECTR29119-11-2020，定义3.1.75]

3.6

虚拟局域网virtualLocalAreaNetworkVLAN

一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技

术。网络中的站点不拘泥于所处的物理位置，而可以根据需要灵活地加入不同的逻辑子网。

3.7

冗余域规模redundantdomainsize

冗余域包含的交换机数量。

4缩略语

2

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下列缩略语适用于本文件。

AEC-Q：汽车电子委员会测试认证规范（AutomotiveElectronicsCouncilTestQualification）

TSN：时间敏感网络（timesensitivenetwork）

AVB：以太网音视频桥接技术（EthernetAudioVideoBridging）

P帧：可被抢占帧（Preemptableframe）

E帧：快速帧（(Expressframe）

CBS：基于信用的整形器（CreditBasedShaper）

LLDP：链路层发现协议（LinkLayerDiscoveryProtocol）

STP：生成树协议（SpanningTreeProtocol）

RSTP:快速生成树协议（rapidspanningTreeProtocol）

MSTP：多生成树协议（MultipleSpanningTreeProtocol）

VLAN：虚拟局域网（VirtualLocalAreaNetwork）

GARP：通用属性注册协议（GenericAttributeRegistrationProtocol）

GVRP：GARP中的VLAN注册协议（GARPVLANRegistrationProtocol）

ICMP：互联网控制信息协议（InternetControlMessageProtocol）

TCP：传输控制协议（transmissionControlProtocol）

UDP：用户数据报协议（UserDatagramProtocol）

ARP：地址解析协议（AddressResolutionProtocol）

GMAC：媒体访问控制（MediaAccessControl）

SERDES：串行解串器（SERializer/DESerializer）

5功能要求

5.1TSN/AVB功能要求

5.1.1精确时间同步

符合IEEE1588v2和IEEE802.1AS协议相关规定，支持边界时钟、普通时钟、主时钟、透明时钟等

功能。

5.1.2快速流量与帧抢占

符合IEEE802.1Qbu和IEEE802.3br协议相关规定，实现E帧抢占P帧的MAC数据通道功能。

5.1.3增强流量调度

符合IEEE802.1Qbv协议相关规定，支持8个队列门控列表周期性调度。

5.1.4流过滤与管控

符合IEEE802.1Qci协议相关规定，支持入口流过滤、流门控、流计量等功能。

5.1.5循环队列转发

符合IEEE802.1Qch协议相关规定，支持双队列循环转发，实现确定性低时延。

5.1.6帧复制与消除

符合IEEE802.1CB协议相关规定，能对关键帧进行复制与消除，实现关键帧冗余。

5.1.7基于信用的整形

符合IEEE802.1Qav协议相关规定，支持基于信用的流量整形（CBS）。

5.1.8异步流控制

符合IEEE802.1Qcr协议相关规定，支持异步流量控制。

5.2基本交换转发功能

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5.2.1转发和过滤

支持GB/T18236.1-2000规定的数据包转发和过滤功能。

5.2.2链路层检测

支持IEEE802.1AB规定的LLDP协议。

5.2.3生成树

支持STP、RSTP、MSTP协议基本功能。

5.2.4虚拟局域网

5.2.4.1IEEE802.1Q:2018规定的VLAN功能，允许的VLAN数量应为100。

5.2.4.2支持VLAN流量限制功能,使特定VLAN上的流量不超过用户的设定值。

5.2.4.3支持IEEE802.1Q:2018规定的GVRP协议。

5.2.4.4支持IEEE802.1D:2004规定的流量优先级服务功能。

5.2.4.5每个端口应至少支持8个优先级队列,队列调度算法至少应支持严格优先级和加权循环优先

级算法。

5.2.5组播

5.2.5.1支持静态组播功能,允许的组播组数量宜不小于256。

5.2.5.2支持基于IGMP-Snooping(IETFRFC4541:2006)的动态组播功能,并兼容IGMPv1,v2和v3版

本，允许的组播组数量不小于256。

5.2.5.3支持IEEE802.1D:2004规定的GMRP协议，允许的组播组数量不小于256。

5.2.6链路聚合

支持IEEE802.1AX:2008规定的LACP协议,实现静态链路聚合和动态链路聚合功能,支持链路聚合组

数不少于8个。

5.2.7端口镜像

支持一对多的端口镜像功能。在镜像端口的被镜像流量总和不超过其最大吞吐量的情况下,镜像端

口不应丢失数据。

5.2.8路由功能

5.2.8.1支持IPv4协议,基于IP的子网划分功能及IP广播功能。

5.2.8.2支持IPv6协议。

5.2.8.3支持IGMP协议,并兼容IGMPvl、IGMPv2和IGMPv3，允许的组播组数量应不小于256。

5.2.9冗余

5.2.9.1支持基于物理层冗余链路的冗余组网功能,基于端口的冗余网络支持的冗余域规模应不小于

16。

5.2.9.2支持基于VLAN的冗余网络。

5.3通用接口

5.3.1媒体独立接口

5.3.1.1支持与通用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，连接XFP/SFP+。

5.3.2通用CPU接口

支持多种CPU对接接口，包括PCIE、SPI、I2C、MII、RGMIII等。

5.4安全功能

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5.4.1网络风暴抑制

5.4.1.1支持网络风暴抑制功能,通过限定每个端口入或/和出方向的已知或/和未知源的单播、组播

和广播数据包的流量带宽,抑制非期望的数据流量。

5.4.1.2网络风暴抑制的粒度应可由用户设定,最小粒度宜为64Kb/s。

5.4.2抗攻击

能够抵御常见的ICMP、TCP,UDP,ARP等方式的攻击。

5.4.3访问控制

5.4.3.1支持基于端口的MAC地址和IP地址的访问控制功能。

5.4.3.2支持终端设备的IP地址或MAC地址与交换机端口绑定功能,使该端口只为指定IP/MAC地址

的设备提供服务。

5.4.4基于IEEE802.1X的身份鉴别和认证

5.4.4.1支持基于IEEE802.1X:2010的基于端口的网络访问控制协议,实现对每个端口的接入设备进

行认证的功能。

5.4.4.2支持密钥交换功能,为数据流加密提供安全的密钥。

5.4.4.3在支持IEEE802.1X:2010协议的系统中使用的以太网交换机,在接入局域网时应作为请求者

进行认证。

5.4.4.4系统中经过认证的以太网交换机应能够为认证者和/或认证服务器提供认证服务。

5.5CPU子系统

5.5.1支持连接外置CPU和连接基于RISCV架构的内置CPU两种模式。

5.5.2支持至少一个GMAC接口用于连接交换内核。

6性能要求

6.1实时转发性能

产品实时转发性能应符合表1的规定。

表1实时转发性能

项目指标

地址缓存能力≥4K

地址学习能力≥1000帧/s

丢包率0

单机时延（测试数据帧长：64字节）≤10μs

单机时延抖动（测试数据帧长：64字节）≤5μs

路由表容量≥2K

6.2时间同步精度

单节点时间同步精度小于50ns。

6.3门控精度

最小门控小于5μs。

6.4调度周期

时间敏感流的队列调度周期最小值小于1ms。

6.5环境可靠性

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按照AEC-Q100要求，应符合下列等级：

a)Grade1：-40℃～+125℃；

b)Grade2：-40℃～+105℃。

高温运行生命周期应符合表2的规定。

表2高温运行生命周期

等级测试温度1（°C）测试时长1（H）测试温度2（°C）测试时长2（H）