《车载时间敏感网络交换芯片功能和性能要求》

ICS31.200

CCSL56

团体标准

T/CSAEXXXX—XXXX

车载时间敏感网络通讯交换芯片

功能和性能要求

Functionandperformancespecificationforin-vehicletime-sensitivenetworking

switchchip

（报批稿）

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

车载时间敏感网络通讯交换芯片功能和性能要求

1范围

本文件规定了车载时间敏感网络通讯交换芯片的功能和性能要求。

本文件适用于车载时间敏感网络通讯交换芯片的设计开发。其他领域的时间敏感网络通讯交换芯片

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/T18236.1信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网公共规范第1部分:媒体

访问控制(MAC)服务定义

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

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）

IEEE802.1Q—2018局域网和城域网标准—网桥和桥接网络（LocalandMetropolitanArea

Network--BridgesandBridgedNetworks）

IEEE802.1Qav—2009局域网和城域网标准——虚拟桥接局域网—修订12：时间敏感流的转发和

排队增强（Localandmetropolitanareanetworks—VirtualBridgedLocalAreaNetworksAmendment

12:ForwardingandQueuingEnhancementsforTime—SensitiveStreams）

IEEE802.1AS—2020局域网和城域网时间敏感应用的定时和同步（LocalandMetropolitanArea

Networks—TimingandSynchronizationforTime—SensitiveApplications）

IEEE802.1Qbu—2016局域网和城域网网桥和桥接网络—修订26：帧抢占（Localand

metropolitanareanetworks—BridgesandBridgedNetworks—Amendment26:FramePreemption）

IEEE802.1Qbv—2015局域网和城域网I—网桥和桥接网络--修订25：时间感知整形（IEEE

StandardforLocalandmetropolitanareanetworks—BridgesandBridgedNetworks—Amendment

25:EnhancementsforScheduledTraffic）

IEEE802.1Qci—2017局域网和城域网网桥和桥接网络—修订28：每流过滤和管控（Localand

metropolitanareanetworks—BridgesandBridgedNetworks—Amendment28:Per—StreamFiltering

andPolicing）

IEEE802.1CB—2017局域网和城域网可靠性的帧复制和消除（Localandmetropolitanarea

networks—FrameReplicationandEliminationforReliability）

IEEE802.3br—2016以太网修订5：互通快速业务的规范和管理参数（EthernetAmendment5:

SpecificationandManagementParametersforInterspersingExpressTraffic）

IEEE802.1Qch—2017局域网和城域网网桥和桥接网络—修订29：循环排队和转发（Localand

metropolitanareanetworks—BridgesandBridgedNetworks—Amendment29:CyclicQueuingand

Forwarding）

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IEEE802.1Qcr—2020局域网和城域网桥接和桥接网络—修订34：异步流量成形（Localand

MetropolitanAreaNetworksBridgesandBridgedNetworksAmendment34:AsynchronousTraffic

Shaping）

IEEE802.1D—2004局域网和城域网：媒体访问控制（MAC）桥（Localandmetropolitanarea

networks:MediaAccessControl(MAC)bridges）

IEEE802.1X—2010局域网和城域网基于端口的网络访问控制（Localandmetropolitanarea

networks—Port—BasedNetworkAccessControl）

IEEE802.1AB—2009局域网和城域网标准站点和媒体访问控制连接发现（Localand

metropolitanareanetworks—StationandMediaAccessControlConnectivityDiscovery）

IETFRFC4541:2006Internet组管理协议（IGMP）和多播侦听器发现（MLD）侦听交换机的注意

事项(ConsiderationsforInternetGroupManagementProtocol(IGMP)andMulticastListener

Discovery(MLD)SnoopingSwitches)

IEEE802.3bw—2015以太网标准修订1:单根平衡双绞线100mb/s操作的物理层规范和管理参数

(100BASE-T1)（EthernetAmendment1:PhysicalLayerSpecificationsandManagementParameters

for100Mb/sOperationoveraSingleBalancedTwistedPairCable(100BASE-T1)）

IEEE802.3bp—2016以太网标准修订4:单双绞铜电缆上1gb/s操作的物理层规范和管理参数

（EthernetAmendment4:PhysicalLayerSpecificationsandManagementParametersfor1Gb/s

OperationoveraSingleTwisted-PairCopperCable）

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)

OPENAllianceTC10：OPEN联盟汽车以太网睡眠/唤醒（AutomotiveEthernetSleep/Wake-Up）

3术语与定义

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

件。

4

车规级芯片automotivegrade

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—2021，2.3.5]

3.2

时间敏感网络timesensitivenetwork

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—2008，2.17，有修改]

3.4

失效率failurerate

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]

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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—11:2020，3.1.75]

3.6

虚拟局域网virtuallocalareanetwork

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，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。

5缩略语

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）

ARP：地址解析协议（AddressResolutionProtocol）

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

CBS：基于信用的整形器（CreditBasedShaper）

E帧：快速帧（Expressframe）

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

GMAC：媒体访问控制（G—biteMediaAccessControl）

GVRP：GARP中的VLAN注册协议（GARPVLANRegistrationProtocol）

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

LLDP：链路层发现协议（LinkLayerDiscoveryProtocol）

MSTP：多生成树协议（MultipleSpanningTreeProtocol）

P帧：可被抢占帧（Preemptableframe）

RSTP:快速生成树协议（RapidSpanningTreeProtocol）

SERDES：串行解串器（SERializer/DESerializer）

STP：生成树协议（SpanningTreeProtocol）

TCP：传输控制协议（TransmissionControlProtocol）

TSN：时间敏感网络（Time—SensitiveNetworking）

UDP：用户数据报协议（UserDatagramProtocol）

VLAN：虚拟局域网（VirtualLocalAreaNetwork）

6功能要求

7TSN/AVB功能要求

7.1.1精确时间同步

应符合IEEE802.1AS—2020协议相关规定，支持端节点和桥节点。

7.1.2帧抢占

应符合IEEE802.1Qbu—2016和IEEE802.3br—2016协议相关规定，实现E帧抢占P帧的MAC数

据通道功能。

7.1.3时间感知整形

符合IEEE802.1Qbv—2015协议相关规定，应支持8个队列门控列表周期性调度。

3

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7.1.4流过滤与管控

符合IEEE802.1Qci—2017协议相关规定，应支持入口流过滤、流门控、流计量等功能。

7.1.5循环队列转发

符合IEEE802.1Qch—2017协议相关规定，应支持双队列循环转发，实现确定性低时延。

7.1.6帧复制与消除

符合IEEE802.1CB—2017协议相关规定，应能对关键帧进行复制与消除，实现关键帧冗余，支持

不小于2路冗余传输。

7.1.7基于信用的整形

符合IEEE802.1Qav—2009协议相关规定，应支持基于信用的流量整形。

7.1.8异步流量整形

符合IEEE802.1Qcr—2020协议相关规定，应支持异步流量整形。

8基本交换功能

8.1.1交换和过滤

应支持GB/T18236.1规定的数据包交换和过滤功能。

8.1.2链路层检测

应支持IEEE802.1AB—2009规定的LLDP协议。

8.1.3生成树

应支持STP、RSTP、MSTP协议基本功能。

8.1.4虚拟局域网

8.1.5应支持IEEE802.1Q—2018规定的VLAN功能。

8.1.6应支持VLAN流量限制功能,使特定VLAN上的流量不超过用户的设定值。

8.1.7应支持IEEE802.1Q—2018规定的GVRP协议。

8.1.8应支持IEEE802.1D—2004规定的流量优先级服务功能。

8.1.9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算法。

8.1.10组播

8.1.11应支持静态组播功能,允许的组播组数量不小于256。

8.1.12应支持基于IGMP—Snooping(IETFRFC4541:2006)的动态组播功能,兼容IGMPv1,v2和v3版

本，允许的组播组数量不小于256。

8.1.13应支持IEEE802.1D—2004规定的GMRP协议，允许的组播组数量不小于256。

8.1.14端口镜像

应支持端口镜像功能。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。

9通用接口

9.1.1媒体独立接口

可支持多种媒体独立接口，包括QSGMII、SGMII、GMII、RGMII、MII、SERDES等。

9.1.2通用控制接口

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

9.1.3业务接口数量

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可支持以太网业务接口数量不少于5个，交换容量不少于5G。

10功能安全

5.4.1按照GB/T34590的要求，产品的功能安全要求应贯穿产品的全生命周期。

5.4.2产品在不同的应用场景应满足相应的ASIL等级要求。

11信息安全

11.1.1网络风暴抑制

11.1.2应支持网络风暴抑制功能,抑制非期望的数据流量。

11.1.3网络风暴抑制的粒度应可由用户设定,最小粒度宜为64Kb/s。

11.1.4抗攻击

应能抵御常见的ICMP、TCP,UDP,ARP等方式的攻击。

11.1.5访问控制

11.1.6应支持基于端口的MAC地址和IP地址的访问控制功能。

11.1.7应支持终端设备的IP地址或MAC地址与交换机端口绑定功能。

11.1.8应支持基于IEEE802.1X—2010的身份鉴别和认证。

11.1.9应支持基于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。

11.1.10应支持密钥交换功能。

11.1.11支持IEEE802.1X—2010协议的以太网交换机,在接入局域网时应作为请求者进行认证。

11.1.12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。

12睡眠与唤醒

应符合OPENAllianceTC10规定的相关要求。

13物理层

应符合IEEE802.3bw-2015和IEEE802.3bp-2016规定的相关要求。

14性能要求

15实时转发性能

在开启TSN功能时，针对时间敏感业务流量，单节点传输时延（测试数据帧长：64字节）不大于

5 μs，平均传输时延抖动不大于500ns。

16时间同步精度误差

单节点时间同步精度误差绝对值应不大于80ns。

17最小门控开门时间

最小门控开门时间应不大于5μs。

18调度周期

时间敏感流的队列调度周期最小值应不大于1ms。

19可靠性

产品可靠性应符合AEC-Q100-REV-H的要求。

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参考文献

[1]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

[2]GB/T30094—2013工业以太网交换机技术规范

[3]T/CESA1120—2020人工智能芯片面向边缘侧的深度学习芯片测试指标与测试方法

[4]AEC—Q002统计产量分析指南（Guidelinesforstatisticalyieldanalysis）

[5]AEC—Q001部件平均测试指南（