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Rohde & Schwarz und TSN Systems

Latenzmessungen im Nanosekundenbereich für Automotive-Ethernet

15. Juli 2020, 18:27 Uhr   |  Stefanie Eckardt

Latenzmessungen im Nanosekundenbereich für Automotive-Ethernet
© Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz und TSN Systems bieten jetzt gemeinsam eine Testlösung für Prüfingenieure an, die präzise Zeitmessungen an In-Vehicle-Netzwerken für die Schichten 1 bis 3 durchführen müssen. Der Messtechnikhersteller liefert hierfür eine Oszilloskoplösung auf Basis des R&S RTO.

Durch Radar-, Lidar- und Kamerasensoren, die zunehmend in Fahrzeugen verbaut werden, gewinnt die Zeitsensitivität der Netzwerke an Bedeutung. Rohde & Schwarz und TSN Systems führten zusammen präzise Zeitmessungen an Fahrzeugnetzwerken auf Basis von Automotive Ethernet 100BASE-T1 durch.

Rohde & Schwarz und TSN Systems stellen gemeinsam eine Testlösung für Prüfingenieure zur Verfügung, die präzise Zeitmessungen an In-Vehicle-Netzwerken mit Nanosekundengenauigkeit für Layer 1 bis 3 durchführen müssen. Der Münchner Messtechnikhersteller liefert hierfür eine Oszilloskoplösung auf Basis des R&S RTO, während TSN Systems das Hardware-Interface zum Netzwerk, TSN Box, sowie eine Mess- und Analyse-Software, TSN Tools, beisteuert.

Der Testaufbau überwacht eine Automotive-Ethernet-100BASE-T1-Kommunikationsverbindung, bei der die TSN Box 3.0 als Talker, Listener und TAP fungiert. Im TAP-Modus liefert die TSN Box 3.0 Informationen an einen PC mit TSN Tools auf Basis der Schichten 2 und 3. Der TAP führt eine 2x-PHY-Verzögerung für 100BASE-T1 von etwa 1,5 µs ±10 ns ein. Zusammen mit der Option R&S RTx-K35 (Bus Measurements Statistics) misst und verifiziert das Gerät diese Zeitgenauigkeit auf der Bitübertragungsschicht des Automotive-Ethernet-Signals (Schicht 1). Die ermittelte mittlere Zeitverzögerung beträgt dabei exakt 1,5 µs bei einer maximalen Abweichung von ±10,2 ns. Der von der TSN Box 3.0 erzeugte Qvb-Traffic (IEEE802.1) hat eine Zykluszeit von 500 µs, woraus sich ein Jitter zwischen 8 und 20 ns ergibt, der sowohl durch TSN Tools als auch das R&S RTO verifiziert wird.

Die Kombination aus TSN Tools and TSN Box bietet Funktionen zur Validierung und zum Testen von zeitsensitiven Automotive-Ethernet-Netzwerken. Während es sich bei den TSN Tools um eine PC-basierte Analysesoftware für die Visualisierung und Analyse handelt, dient TSN Box als präzise Schnittstelle zur Kommunikationsverbindung. Je nach Konfiguration fungiert die Box als generischer TSN Talker/Listener mit Präzision im Nanosekundenbereich. Das TAP-Gerät synchronisiert sich transparent mit dem gPTP-Master im Netzwerk. Das ermöglicht äußerst leistungsfähige Anwendungen, die eine Korrelation zwischen Payload-Zeitstempeln und der TAP-Zeit erfordern.

Die R&S RTx-K35 Software-Option für das R&S RTO unterstützt Latenzmessungen mit hoher Präzision, beispielsweise die Überwachung der Kommunikation zwischen zwei Geräten über einen langen Zeitraum, und stellt Statistiken zu Fehlerraten sowie den Frame-Zeiten in den Paketen bereit. Die R&S RT-ZF7 Messobjektaufnahme dient als Bindeglied und ermöglicht ein umfassendes Monitoring der Hin- und Rücksignale zwischen Sender und Empfänger mit dem Oszilloskop. In Verbindung mit einer geeigneten Decodieroption lassen sich 100BASE-T1-Zeitdaten von Frame zu Frame messen, und Prüfingenieure erhalten vollständige Busfehlerstatistiken beispielsweise über die Rahmenausfallrate und die Rate aufeinanderfolgender Fehler. Darüber hinaus sind auch präzise Zeitmessungen an Automotive-Busprotokollen wie CAN, CAN-FD, LIN, I2C möglich.

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