1. 概述

TSN（Time-Sensitive Networking，时间敏感网络）作为新一代汽车以太网的核心技术，通过引入高精度时间同步与流量调度机制，成为承载关键业务的基础。然而，如何在架构设计、系统集成及实车验证阶段，精准评估 TSN 网络的时间行为与通信负载，是 OEM 与 Tier 1 面临的关键工程难题。

作为德国 TSN Systems 公司在中国的独家合作伙伴，北汇信息提供覆盖从部件级、系统级及实车级的全链路 TSN 测试解决方案。依托深厚的技术积淀，我们提供专业的TSN测试工具链，帮助客户确保车载网络在高确定性、高带宽环境下的确定性通信能力，为下一代智能网联汽车的研发验证提供坚实的技术支撑。

2. 北汇专业 TSN 测试工具链

北汇信息提供的工具链划分为核心版（CoreSolution）与基础版（BasicSolution），满足从复杂系统仿真到基础协议分析的不同需求。

2.1 核心版方案：TSN CoreSolution

TSN CoreSolution 是针对时间关键型网络设计的全面解决方案，包含了一整套专业的测试工具集。它深度结合了高性能硬件（TSN Box 系列）和专业软件（TSN Tools），为不同带宽与应用场景提供针对性支持。

TSN CoreSolution 支持开放的 API 接口，允许用户将其集成到自动化测试环境中，通过脚本实现对硬件资源的远程控制与状态监测。

2.1.1 TSN CoreSolution 3.2

侧重于高集成度与多总线测试，是目前主流车载以太网TSN标准测试设备。该工具通过硬件设备 TSN Box 结合分析软件 TSN Tools，提供覆盖测量、分析、仿真及测试的全方位能力。

● 硬件接口与配置：

○ 固定接口： RJ45（用于 HostPC 配置）、多路 GPIO（输入/输出）、BNC 及 SMA 接口（用于设备时间同步及 PPS 信号捕捉/输出）、DB9（支持 2 路 CAN/CANFD）。

○ 以太网接口：4个100BASE-T1，4个100/1000BASE-T1（可选配Tx），1个10BASE-T1S接口。

○ 音频接口：可选模拟（3.5mm）或数字音频接口，支持最高 16 路 ADAT 或 4 路 S/PDIF 信号。

● 全协议仿真与监控：

○ 仿真能力：支持 gPTP (802.1AS)、Qbv、IEEE 1722/1733 (AVB)、CAN/CANFD 的节点仿真，可作为 GM (Grandmaster) 或 Slave 运行。

○ 监控能力：支持 Qav (CBS)、Qbv (TAS)、Qbu (帧抢占)、CB (冗余)、Qci (流过滤) 以及 AS 时间同步监测。

● 核心应用场景：

○ 时间同步测试：支持通过 PPS、Reverse Sync 方式测量时间同步偏差；支持模拟 GM 时钟跳变以观察 Slave 的同步收敛情况。

○ 多时钟域仿真：支持 AS-2020 多时钟域节点仿真，可同时在不同 DomainNumber 下运行 PTP 实例。

○ 数据传输分析：精确测量数据包时延（Latency）、抖动（Jitter）及链路带宽，支持通过弦图（Chord Diagram）分析复杂的数据流向。

○ 音视频验证：仿真音频 Talker/Listener，实现 AVTP 协议验证及原始 PCM 音频数据的提取与分析。

2.1.2 TSN CoreSolution 3.2 Industrial

功能与TSN Coresolution3.2一致，端口类型全部更换为Tx。

2.1.3 TSN CoreSolution 3.2 A2B

基本功能与TSN Coresolution3.2一致，新增A2B接口，支持A2B数据采集。

2.1.4 TSN CoreSolution 4.0

TSN CoreSolution 4.0 作为 TSN CoreSolution 3.2 的平行产品，由硬件 TSN Box 4 与软件 TSN Tools 组成，在全新的硬件平台下更适于多链路网络系统验证与测试，可与 TSN CoreSolution 3.2 组合使用搭建更加完善的测试环境。

● 模块化架构：

○ 3 个硬件插件槽：机箱前端具备 3 个 modular 插槽，支持用户根据测试需求组合不同类型的网络接口卡，提供灵活的配置方案。

○ 高密度接口选择：支持多达 36 个 100/1000BASE-T/T1 端口（可实现 18 对 TAP）或多达 10 个 10G SFP / 10GBASE-T1 端口（可实现 4 对 10G TAP）。

● 主要功能：

○ 流量捕获（TAP）：实现高精度的实时流量捕获，并支持深度的时序数据分析。

○ 流量生成（Traffic Generator）：支持模拟复杂的网络负载，配合 TSN Tools 进行全链路的数据分析与鲁棒性验证。

● 硬件级数据管理与过滤 (PayloadCollapse)：

○ 过滤模板 (Filter Templates)：内置预设协议模板（如以太网、IP、TSN 等），支持快速定义过滤规则。

○ 负载截断 (PayloadCollapse)：采用硬件级核心技术，支持将数据包负载截断至指定长度（如仅保留头部信息），显著降低 10G 环境下的存储压力。

● 独立交互控制与存储：

○ 7 英寸 LCD 触摸屏：支持设备即时配置、实时状态监控及测试结果的可视化呈现。

○ 内置高速 SSD：确保在高带宽环境下能够进行持续、无损的数据捕获与本地存储。

● 数据分析：

○ 时序与时延分析：支持微秒级及以上精度的端到端延迟、帧间隔（Inter-packet Gap）及抖动测量。

○ 带宽与流量特征分析：实时监测网络负载，分析数据流的带宽占用、报文类型分布及通信关系。

○ 确定性评估：支持评估链路故障或节点失效时的网络恢复性能，为带宽管理与网络优化提供数据支撑。

2.1.5 TSN Tools

TSN Tools 是一款基于 PC 的专业数据分析软件，针对时间敏感网络的数据特性开发。作为 CoreSolution 的核心组件，它不仅提供基础的数据捕获功能，还支持深度的协议解析。

● 深度报文解析：支持数据报文的完整解析。能精准解析 PTP/gPTP 报文中的 correctionField、preciseOriginTimestamp 等关键字段，为同步精度调试提供技术依据。

● 可视化时间轴与数据呈现：通过图形化界面展示报文传输时序，测量并呈现抖动（Jitter）与延迟（Latency）。支持时序轨、弦图、柱状图及具备多层过滤功能的协议 Trace 视图。

● 调度算法验证：支持对 Qav (Credit Based Shaper) 和 Qbv (Time Aware Shaper) 的流量调度配置进行功能验证。

● 支持 API 自动化：提供完善的 API 接口（如 Python API）。用户可编写脚本实现自动化数据加载、分析及结果导出，提升测试效率。

● 配置视图：支持图形化配置界面，简化参数设置。

2.2 基础版方案：TSN BasicSolution

TSN BasicSolution 是一款专注于提升研发效率的高性价比测试工具。配套使用 TSN Tools Basic 软件版本，侧重于基础协议监测与快速数据验证。

针对不同的应用场景，提供了以下 6 种硬件组合方案，每种硬件均可搭配 TSN Tools Basic 软件使用：

1. Switch 10G：专为 TSN 以太网设计，提供超高速数据传输和强大的网络稳定性。

2. Switch 1G (Q50 2.0)：是一款非常灵活的AVB/TSN交换机，适用于实验室、车辆或硬件在环（HiL）测试。它配备了多个端口，能够应对各种网络配置需求，确保在不同应用场景中提供最佳性能。

3. TSNAP：是一款集成数据记录和网络接入功能的设备，适用于测试台、车辆或硬件在环应用。它设计简洁、操作便捷，能够在各种环境中灵活使用，满足多样化的数据记录需求。

4. SMC 1G：是一款紧凑、灵活的媒体转换器， 适用于多种测试环境。它不仅能够无缝转换1000BASE-T和1000BASE-T1网络连接，还支持100Mbps的传输速率。TSN SMC 1G非常灵活，所有设置都可以直接在设备上手动调整，无需额外的PC配置。这使得它在各种时间敏感型应用中都是理想的选择，确保数据传输的可靠性和准确性。

5. SMC 10G：是一款高性能的智能媒体转换器，专为实验室、车辆和硬件在环（HiL）测试环境而设计。它支持多种高速网络连接，包括2500/5000/10000BASE-T和2500/5000/10000BASE-T1接口，能够实现数据的透明传输，不会丢失或过滤任何数据包。因此，TSN SMC 10G非常适合使用gPTP或TSN协议的时间敏感应用。所有设置都可以直接在设备上手动调整，无需使用PC，操作直观简

6. Timepiece：精确的时间同步设备，接收 GNSS 信号并将其转换为 IEEE 802.1AS-2011 标准时间。