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跟着汽车电子化和智能化进程阻挡晋升,车载收罗已成为当代汽车一个伏击的组成部分。相较于传统总线通讯面貌,车载以太网具有更高的数据传输才略和更强的扩张性,能提供高带宽、低延长和知晓可靠的通讯,感奋当代汽车对数据交换和系统集成需求。
车载以太网经受点对点的星型拓扑结构,每一根通讯线缆之流畅两个节点,节点间通过交换机通讯。本文将先容车载以太网交换机的主邀功能过甚测试模范。
什么是车载以太网交换机
车载以太网的通讯架构和重要本事参考传统以太网,经受点对点的通讯面貌,收罗中节点卓越两个时需要使用交换机转发数据。当收罗规模较小时,扫数节点不错接到吞并个交换机,收罗拓扑呈星型结构。当收罗规模卓越了单个交换机可处理的规模时,多个交换机联贯,收罗拓扑呈树形结构。车载以太网参考五层公约体绑缚构(基于OSI七层参考模子),从底层往表层按序为物理层、数据链路层、收罗层、传输层、利用层。 以太网交换机职责在五层公约体系的第二层——数据链路层,主要持重戒指收罗节点对物理弁言的拜谒。此外,算作收罗层和物理层的中间层,数据链路层还持重数据封装息争封装(在发送时将收罗层传递下来的IP数据报封装成帧后发送到物理层,在接纳时将接纳到的帧中的IP数据报取出来委用给收罗层)和短处校验等。 星型收罗
树型收罗 车载以太网交换机与传统以太网交换机近似,在收罗节点卓越两个的场景下,齐备数据在多个节点之间的转发功能。转发公法的正确性以及数据处理的实时性决定了交换机地方收罗的性能。 对于交换机的测试也一般围绕转发筹议功能开展,车载以太网交换机的测试一般分为功能测试和性能测试。功能测试参考OPEN定约发布的TC 8模范之一《OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specification Layer 2》(以下简称TC 8)和厂家自界说模范,测试交换机的VLAN、镜像、地址学习、帧过滤等功能是否合乎相应的模范要求。性能测试参考IETF发布的收罗互联诱骗和局域网交换诱骗的基准测试模范--RFC 2544和RFC 2889,通过测量交换机的糊涂量、时延、丢帧率、连气儿帧和地址学习速率等,以评估其是否感奋基准。
车载以太网交换机的功能测试
转发功能所以太网交换机最主要的功能,交换机不错字据以太网帧的指标MAC地址将以太网帧从一个接口转发到另一个接口,从而齐备收罗诱骗的互联。 除了转发功能,以太网交换机还具备MAC地址学习、VLAN、端口镜像、拜谒戒指列表、拥塞戒指、收罗流量处理和播送扼制等功能。TC 8中提供了VLAN、地址学习、接纳帧过滤、时钟同步和QoS等常见的车载以太网交换机的基础功能的测试用例。
VLAN即臆造局域网,通过VLAN本事不错在数据链路层齐备将物理上蚁合在沿途的局域网永别为多个不成平直通讯的臆造局域网。VLAN的永别摒弃了播送报文的传输范围,只在需要该报文的VLAN中传输,缩短收罗中冗余的播送报文,晋升收罗的安全性和健壮性。VLAN的永别通过在以太网帧的源地址(SA,Source Address)后增多VLAN Tag齐备。VLAN Tag由标签公约标记符(TPID,Tag Protocol Identifier)和标签戒指信息(TCI,Tag Control Information)组成。IEEE 802.1Q中限定TPID为0x8100示意该以太网帧为VLAN帧,TPID为0x88a8示意该帧为就业VLAN帧。TCI由PCP(Priority Code Point)、DEI(Drop Eligible Indicator)和VID(VLAN ID)组成。PCP示意VLAN的优先级,取值从0到7,数值越高,传输的优先级越高。DEI与PCP共同决定VLAN的优先级。VID为VLAN的编号,不同VLAN使用VID进行区分。TC8中VLAN筹议的测试用例一共有21条,分别使用无VLAN标签、单VLAN标签和双VLAN标签的等闲数据帧、ICMP央求帧和ARP央求帧测试交换机能否在多种场景下,字据需求模范平常转发好像丢弃帧。
以太网VLAN帧 地址学习即MAC地址学习。交换机里面会选藏一张MAC地址列表,列表由MAC地址和交换机的端标语组成。每收到一个帧,若是该帧的源MAC地址不在交换机的MAC地址列表中,则交换机将会MAC地址及接纳该帧的端标语更新到列表中。除了主动学习,用户也不错手动更新MAC地址列表。TC8中地址学习筹议的测试用例一共有21条,在多种场景下测试交换机是否不错平常学习、使用、导出、删除MAC地址。
接纳帧过滤指交换机字据特定的公法转发或丢弃具有某种特色的帧。在输入交换机的数据速率卓越交换机的最大处理速率时,能主动摒弃接纳数据速率并上报。 TC 8中对于时辰同步的测试比拟少,只是对主时钟信号是否会被数据帧侵扰导致失真进行测试。
QoS即就业质料,将不同数据字据伏击进程永别优先级,并优先传输高优先级数据,保证伏击数据能优先得到收罗传输资源。TC 8中对严格优先级(Strict Priority,SP)、加权轮询(Weighted Round Robin,WRR)和基于速率的流量整形进行测试。可字据交换机各端口对不同调治算法的因循情况选拔测试用例。
车载以太网交换机的性能测试
RFC 2544中界说了收罗互联诱骗基准的测试模范和测试要求,与车载以太网交换机筹议的测试有糊涂量、时延、帧丢失率和连气儿帧。RFC2889中界说了局域网交换机的测试模范和测试要求,与车载以太网交换机筹议的测试有拥塞戒指、前向压力与最大转发速率、地址缓存容量、地址学习速率、诞妄帧过滤、播送帧转发与播送帧处理时延。
糊涂量测试测量在莫得帧丢失的前提下,交换机的最大转发速率,即每秒传输的帧数。测试流程以一定的速率向交换机发送一定数目的帧,若是交换机转发的帧数小于接纳的帧数,评释丢失了部分帧,则缩短速率从头测试。按序测试帧长度(单元:字节)分别为64、128、256、512、1024、1208和1518时的糊涂量。
时延测试测量交换机转发单播帧所需要的处理时长。测试仪向交换机发送的单播帧上的时辰戳与交换机转发后的帧的时辰戳的差值即为交换机处理该单播帧的时延。按序测试帧长度(单元:字节)分别为64、128、256、512、1024、1208和1518时的时延,每个帧长度下至少测试20次然后取平均值。
帧丢失率测试测量丢失的帧占发送的总帧数的百分比。在帧长度(单元:字节)分别为64、128、256、512、1024、1208和1518的场景下,分别以最大速率的100%、90%、80%、...、10%、0%向交换机发送数据,然后测量交换机的帧丢失率。
连气儿帧测试测量交换机能连气儿处理的最大帧数目,用于测度交换机的数据缓存才略。以最小帧拆开抓续向交换机发送数据,直到转发数据出现帧丢失为止。然后测量抓续时辰略小于帧丢失抓续的时辰且无帧丢失的场景下的最大帧数目,即连气儿帧数目。按序测试帧长度(单元:字节)分别为64、128、256、512、1024、1208和1518时的连气儿帧数目。
拥塞戒指测试交换机奈何应付端口数据拥塞时势,包括是否具备拥塞处理机制(抗压力机制)以及一个端口的拥塞是否会影响其他端口(首位禁锢)。具备拥塞处理机制的交换机检测到端口接纳速率行将卓越最大负载时,会主动要求数据的发送节点缩短发送速率。
前向压力在交换机过载的情况下测量转发端口的帧拆开。若是交换机转发的帧拆开小于IEEE 802.3限定的最小帧拆开(96比特),则前向压力测试通过。
地址缓存容量与地址学习速率是刻画交换机MAC地址学习性能的两个主要参数。地址缓存容量为交换机端口能缓存的最大MAC地址数目,当交换机缓存的地址数目卓越地址缓存容量时,会激励交换机里面的泛洪。地址学习速率为交换机在不出现泛洪和丢帧的条目下,学习MAC地址的最大速率。
诞妄帧过滤测试交换机是否能正确处理经其转发的诞妄或相等帧,丢弃诞妄帧并对相等帧给予革新。常见的诞妄类型有帧长过长(无VLAN符号的帧大于1518字节、有VLAN符号的帧大于1522字节)、帧长过短(长度小于64字节)、CRC诞妄和对皆诞妄等。
播送帧糊涂量与播送帧处理时延测试交换机处理播送帧的性能。播送帧糊涂量指在莫得帧丢失的情况下,交换机正确地接纳并转发播送帧的最大处理速率。播送帧处理时延指从交换机接纳播送帧到收效转发需要的时长。
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