CN116886570A - 时延测试方法及测试设备、介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种时延测试方法及测试设备、介质，涉及车载通信技术领域。方法包括：在向被测设备发送第一测试报文的过程中，在第一测试报文的一个数据帧的至少一个指定字节中加入第一发送时间；接收被测设备发回的第一测试报文，并记录接收到至少一个指定字节的第一接收时间；基于至少一个指定字节的第一发送时间与第一接收时间、与至少表征测试设备内物理层电路延时的额外时延数值，得到被测设备的时延数值。本发明不仅基于发送报文的发送时间和发回报文的接收时间，还将额外时延数值列入时延数值的计算中，使得时延数值测试结果的准确性明显提升。

Description

时延测试方法及测试设备、介质

技术领域

本发明涉及车载通信技术领域，具体涉及一种时延测试方法及测试设备、介质。

背景技术

随着汽车电子化程度的不断提高，车载网络逐渐成为了汽车领域的一个热门话题，车载网络是一种特殊的网络，它是指在汽车内部或周围环境中建立的一种网络，用于实现车内通信、车联网、车辆自动驾驶等功能，使得汽车内部各个系统之间可以进行高效的通信和协作，从而提高了汽车的整体性能和智能化水平。

时延测试是车载网络测试中必不可少的一项测试内容，它能够保证车辆之间的通信安全、高效、可靠，如果时延过大或不稳定，就可能会导致车辆之间的通信中断或数据丢失，从而影响车辆的正常运行。各大汽车厂商和车载网络技术提供商都在积极研发和应用车载网络测试技术，以确保车载网络的通信质量和稳定性。同时，随着车联网和自动驾驶技术的快速发展，车载网络测试也在不断升级和完善，以满足不断增长的测试需求。

而现有技术的计算方式为测试仪发出与接收间的时间差，虽然一定程度上能反应被测设备的时延，但是得到的测试结果准确性较差，无法满足车载网络测试要求。

基于上述技术问题，申请人提出了本申请的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供了一种时延测试方法及测试设备、介质，在计算被测设备的时延数值时，不仅基于向被测设备发送报文的发送时间和接收被测设备发回报文的接收时间，还将测试设备的额外时延数值列入时延数值的计算中，使得时延数值测试结果的准确性明显提升。

本发明实施例提供了一种时延测试方法，应用于测试设备，所述方法包括：

在向被测设备发送第一测试报文的过程中，在所述第一测试报文的一个数据帧的至少一个指定字节中加入第一发送时间，所述第一发送时间用于表征所述测试设备发送所述指定字节的当前时间；

接收所述被测设备发回的所述第一测试报文，并记录接收到所述至少一个指定字节的第一接收时间，所述第一接收时间为所述测试设备接收到所述指定字节的当前时间；

基于至少一个所述指定字节的第一发送时间与第一接收时间、以及至少表征所述测试设备内物理层电路延时的额外时延数值，得到所述被测设备的时延数值。

本发明实施例还提供了一种测试设备，所述测试设备用于执行上述的时延测试方法。

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质上存储有处理器可执行指令，所述可执行指令被配置为可执行上述的时延测试方法。

在一个实施例中，所述基于至少一个所述指定字节的第一发送时间与第一接收时间、与所述测试设备的额外时延数值，得到所述被测设备的时延数值，包括：

基于至少一个所述指定字节的第一发送时间与第一接收时间，计算所述被测设备至少一种时延参数的初始时延数值；

针对每种时延参数，计算所述时延参数的初始时延数值减去所述额外时延数值的差值，得到所述时延参数的修正时延数值。

在一个实施例中，所述一种时延参数为FIFO时延参数，所述至少一个所述指定字节包括所述一个数据帧的帧数据中的第一个字节；

计算所述第一个字节的第一接收时间与所述第一个字节的第一发送时间之间的差值，得到所述被测设备针对所述FIFO时延参数的初始时延数值。

在一个实施例中，所述一种时延参数为LIFO时延参数，所述至少一个所述指定字节包括所述一个数据帧的帧数据中的第一个字节和所述帧数据中的最后一个字节；

计算所述第一个字节的第一接收时间与所述最后一个字节的第一发送时间之间的差值，得到所述被测设备针对所述LIFO时延参数的初始时延数值。

在一个实施例中，在向所述被测设备发送所述第一测试报文之前，所述第一测试报文的全部数据帧的所述指定字节均为预设值，所述预设值用于表征所述指定字节的初始值。

在一个实施例中，所述在向被测设备发送第一测试报文的过程中，在所述第一测试报文的一个数据帧的至少一个指定字节中加入第一发送时间，包括：

当向所述被测设备发送测试报文时，开始计时；

当计时时长达到设定时长，在所述测试报文的一个数据帧的至少一个指定字节中加入发送时间信息，所述设定时长为所述时延测试的总时长的一半。

在一个实施例中，所述测试设备的额外时延数值的测试方式包括：

在所述测试设备的额外时延数值的测试过程中，所述测试设备的报文发送端与报文接收端处于相连通状态；

在发送第二测试报文时，在所述第二测试报文的一个字节中加入第二发送时间，所述第二发送时间用于表征发送所述第二测试报文的当前时间；

在接收所述第二测试报文时，记录所述第二测试报文的所述一个字节的第二接收时间，所述第二接收时间为接收到所述第二测试报文的所述一个字节的当前时间；

基于所述一个字节的第二发送时间与第二接收时间，得到所述测试设备的额外延时数值。

在一个实施例中，在所述测试设备的额外时延数值的测试过程中，所述测试设备的报文发送端与报文接收端通过用于连接到所述被测设备上的线缆相连通或者所述测试设备的水晶头的输入端口与输出端口相连通。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例中时延测试方法的具体流程示意图；

图2是根据本发明第一实施例中数据帧传输示意图；

图3是根据本发明第一实施例中测试设备的内部传输示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“或/和”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

本发明第一实施方式涉及一种时延测试方法，应用于测试设备。测试设备与被测设备DUT(Device Under Test)之间通过以太网通信连接，被测设备可以是一台车载路由器或者其他车载的网络通讯设备，以车载路由器为例，测试设备的2个端口分别与该路由器的2个端口相连，实现测试设备将以太网报文通过测试设备的报文发送端发送至被测设备的接收端口，以及测试设备通过测试设备的报文接收端接收由被测设备的发送端口发回的以太网报文。

本实施例中的的具体流程如图1所示。

步骤101，在向被测设备发送第一测试报文的过程中，在所述第一测试报文的一个数据帧的至少一个指定字节中加入第一发送时间，所述第一发送时间用于表征所述测试设备发送所述指定字节的当前时间。

具体而言，第一测试报文为以太网报文，在测试设备内部具有现场可编辑们阵列FPGA进行内部组包形成第一测试报文；第一测试报文包括多个数据帧，测试设备在向被测设备发送第一测试报文时，多个数据帧被依次发送到被测设备，测试设备会在第一测试报文中随机一个数据帧的指定字节中加入发送该指定字节的当前时间，即在该指定字节中加入第一发送时间，第一发送时间为该当前时间的时间戳。

在一些例子中，在向被测设备发送测试报文的过程中，在所述测试报文的一个数据帧的至少一个指定字节中加入发送时间信息，包括：当向所述被测设备发送测试报文时，开始计时；当计时时长达到设定时长，在所述测试报文的一个数据帧的至少一个指定字节中加入发送时间信息，所述设定时长为所述时延测试的总时长的一半。例如，测试设备被配置的测试总时长为120秒，当发送测试报文的计时时长达到总时长的一半即为60秒时，从后60秒的测试报文中随机选择一个数据帧，在被选择的数据帧中的指定字节中写入当前时间的时间戳。如此即可保证所选择的一个数据帧是在被测设备工作稳定后传输的数据帧，避免或降低因被测设备工作不稳定而造成的数据帧丢失的情况。

又或者，测试设备被配置发送的第一测试报文中的数据帧的总数为100个，则可以在发送第一测试报文的过程中对发出的数据帧的数量进行计数，当计数超过一半，即超过500个时，从后500个数据帧中随机选择一个数据帧，并在被选择的数据帧中的指定字节中写入当前时间的时间戳。

步骤102，接收所述被测设备发回的所述第一测试报文，并记录接收到所述至少一个指定字节的第一接收时间，所述第一接收时间为所述测试设备接收到所述指定字节的当前时间。

具体而言，在被测设备发回第一测试报文时，测试设备接收到该第一测试报文，当接收到第一测试报文中的指定字节时，记录该指定字节的第一接收时间，即记录接收该指定字节的当前时间的时间戳。

在一些例子中，在所述第一测试报文中所述测试报文的全部数据帧的所述指定字节均为预设值，所述预设值用于表征所述指定字节的初始值。例如，在组包形成第一测试报文时，将其中全部数据帧的指定字节中均写入预设值，该预设值为全0或全1，选择其中一个数据帧作为标记数据帧，在标记数据帧的指定字节中写入第一发送时间，如此对该一个标记数据帧与其他数据帧形成不同的特征，便于在接收时对该一个标记数据帧进行识别。例如，在接收第一测试报文时，读取第一测试报文中各个数据帧指定字节的内容，若内容为全0的预设值，则说明这个数据帧不是标记数据帧，当读取到内容不是全0时，则说明识别到该标记数据帧，此时记录接收到该标记数据帧的指定字节的当前时间。如此，即可得到标记数据帧的指定字节的发送时间和接收时间，从而进一步计算被测设备的时延数值。

步骤103，基于至少一个所述指定字节的第一发送时间与第一接收时间、以及至少表征所述测试设备内物理层电路延时的额外时延数值，得到所述被测设备的时延数值。

本实施例中，基于至少一个所述指定字节的第一发送时间与第一接收时间，计算所述被测设备至少一种时延参数的初始时延数值；再针对每种时延参数，计算所述时延参数的初始时延数值减去所述额外时延数值的差值，得到所述时延参数的修正时延数值。

即，测试设备可以基于所选取的指定字节的不同，计算出不同的时延参数的初始延时数值，再利用额外时延数值分别对各时延参数的初始延时数值进行修正，得到各时延参数的修正时延数值，由此能够计算得到各时延参数的更加准确的数值。

在一个例子中，基于至少一个所述指定字节的第一发送时间与第一接收时间，计算所述被测设备至少一种时延参数的初始时延数值。针对初始时延数值的计算方式，以下分别以RFC2544标准中提到的两种时延方式来详细阐述。

一种时延计算方法是LIFO(last in first out后进先出)，对应的时延参数可理解为LIFO时延参数，其可以是针对储存转发时延测试标准下的SF，SF(store and forwardlatency)即表示储存转发时延。本实施例中将一种时延参数定义为储存转发时延参数，针对储存转发时延参数，所述至少一个所述指定字节包括所述一个数据帧的帧数据中的第一个字节和所述帧数据中的最后一个字节。计算所述第一个字节的第一接收时间与所述最后一个字节第一发送时间之间的差值，得到所述被测设备针对所述储存转发时延参数的初始时延数值。如图2所示，第一测试报文的一个数据帧包括帧数据和其他以太网帧格式，其中6字节的目标地址DMAC、6字节的源地址SMAC，2字节的LLC-PDU长度/类型，46～1500字节的帧数据，以及4字节的校验码CRC，帧数据中包括第一个字节1和最后一个字节2，在帧数据由测试设备发送至被测设备时，在最后一个字节2中写入第一发送时间TS1。在帧数据由被测设备发回至测试设备时，在识别到第一个字节1时记录第一接收时间TS2，如此计算第一接收时间TS2与第一发送时间TS1之间的差值(TS2-TS1)，可得到被测设备针对所述储存转发时延参数的初始时延数值。为了更方便的识别第一个字节1，也可以在帧数据由测试设备发送至被测设备的过程中，在第一个字节1中写入第一个字节1当前的发送时间TS0，由此对第一个字节1标记为特殊字节，以便于在帧数据由被测设备发回至测试设备时，通过识别该特殊字节来记录第一个字节1当前的接收时间。

一种时延计算方法是FIFO(first in first out先进先出)，对应的时延参数可理解为FIFO时延参数，其可以是CT、BF，其中，CT(cut through latency)表示直通交换时延，BF(bit forward latency)位转发时延。针对储存转发时延测试标准，本实施例中将一种时延参数定义为直通交换时延参数，针对直通交换时延参数，所述至少一个所述指定字节包括所述一个数据帧的帧数据中的第一个字节。再计算所述第一个字节的第一接收时间与所述第一个字节的第一发送时间之间的差值，得到所述被测设备针对所述直通交换时延参数的初始时延数值。如图2所示，帧数据中第一个字节1为一个指定字节，在帧数据由测试设备发送至被测设备时，在第一个字节1中写入第一个字节1当前的发送时间TS0(即第一发送时间)。在帧数据由被测设备发回至测试设备时，在识别到第一个字节1时记录第一接收时间TS2，如此计算第一接收时间TS2与第一发送时间TS0之间的差值(TS2-TS0)。

需要说明的是，以上仅列举了2种类型的时延测试方式，在其他时延测试中，也可以在帧数据由被测设备发回至测试设备时，记录帧数据中最后一个字节当前的接收时间，如此最终得到四个时间，从而表征出同一数据帧第一个字节的发出时间和接收时间，以及最后一个字节的发出时间和接收时间，通过按需求对四个时间进行差值运算，得到针对相应时延参数的初始时延数值。

另外，本实施例中为了提升时延测试的准确性，还预先设定了测试设备本身消耗的额外时延数值，在计算被测设备的时延数值时，将该额外时延数值考虑其中，即将第一接收时间减去第一发送时间的差值再减去额外时延数值，最终得到被测设备的时延数值。即，针对每种时延参数，计算所述时延参数的初始时延数值减去所述额外时延数值的差值，得到所述时延参数的修正时延数值。

其中，额外时延数值通过测试获得，在所述测试设备的额外时延数值的测试过程中，所述测试设备的报文发送端与报文接收端处于相连通状态，即所述测试设备的水晶头的输入端与输出端相连通。例如，可将一个令水晶头的输入端、输出端相连通的接头接在水晶头上，从而实现水晶头输入端、输出端的连通，此时所测出的额外时延数值不包含线缆带来的时延，再例如，水晶头可连接线缆一端的第一接头，线缆的另一端的第二接头中也设有第一端与第二端，第一端通过线缆中的线路连接至水晶头的输入端，第二端通过线缆中的线路连接至水晶头的输出端，当然，该线缆也可用于对被测设备的测试过程中，第二接头可连接于被测设备，在测定额外时延数值的测试过程中，可将一个令第一端与第二端相连通的接头接在线缆的第二接头，此时所测出的额外时延数值可包含线缆带来的时延。

首先，在发送第二测试报文时，在所述第二测试报文的一个字节中加入第二发送时间，所述第二发送时间用于表征发送所述第二测试报文的当前时间。

其次，在接收所述第二测试报文时，记录所述第二测试报文的所述一个字节的第二接收时间，所述第二接收时间为接收到所述第二测试报文的所述一个字节的当前时间。

最后，基于所述一个字节的第二发送时间与第二接收时间，得到所述测试设备的额外延时数值。

该额外延时数值将被记录在测试设备的内部寄存器中，在测量被测设备的时延数值时测试设备从内部寄存器中读取额外时延数值，以对被测设备的时延数值进行计算。

以上第二测试报文的一个字节可以为数据帧中的任意一个字节，例如为该数据帧的第一个字节，也可以为该数据帧的最后一个字节。如图3所示，测试设备中具有PCB电路板(Printed Circuit Board—印制电路板)，该PCB电路板上集成了以太网接口电路，在以太网接口电路中具有MAC、PHY、变压器、水晶头等硬件。FPGA(Field Programmable GateArray—现场可编辑门阵列)内部实现组包、报文发出、接收处理、时间写入、时间提取、时延计算等功能的电路部分可理解为是FPGA内部所实现的通讯控制模块，或者也可理解为：该部分电路与MAC(Media Access Control Address—媒体访问控制地址/物理地址)共同形成通讯控制模块，PHY(physical—端口物理层)、变压器、水晶头等可形成物理层电路。由此可知，第二测试报文在报文发送时传输时间分为多个组成部分：第一，在FPGA内部组包后发送给MAC以及MAC处理的时间；第二，MAC发送至PHY的时间；第三，PHY处理报文后发送至变压器的时间；第四，报文信号由变压器至水晶头的时间；第五，报文在网线线缆上传输的时间。因此，图3中Ts、Tr分别为计算时延数值时所需计算的指定字节(例如数据帧的第一个字节、最后一个字节)相对于MAC的收发时间，而到达被测设备DUT输入端口、输出端口的时间则为图3中的Ts’、Tr’，可见，仅仅基于Ts、Tr计算时延，并不能准确体现出到达DUT输入端口、输出端口的时间，以图3中所示，其中还会涵盖MAC-PHY-变压器-水晶头传递路径上的延时，因此需要对这部分的延时进行精准测试。

测试时，将第二测试报文中数据帧的第一个字节和最后一个字节全设为0，在FPGA组包发出时，例如在第二测试报文的第一个字节或者最后一个字节中加入当前时间，在接到返回的第二测试报文时，记录接收到第一个字节或者最后一个字节的当前时间，计算这两个时间的时间差，作为额外延时数值，并记录在测试设备的内部寄存器中。

在一些例子中，测试设备中的水晶头用于连接线缆一端的接头，线缆的另一端的接头用于连接被测设备，在水晶头中设有相应的输入端、输出端，其通过线缆接头、线缆中的相应连接件接至被测设备，如图3中即为使用线缆连通，额外时延数值包括测试设备内物理层电路延时和线缆延时两部分。需要说明的是，额外延时数值有时会随线缆长度和材质产生变化，额外延时数值往往是物理层电路带来的延时，也可以为物理层电路和线缆带来的延时。

一种示例中，可针对不同长度标准(例如长度范围，亦或还包括不同材质、品牌等)的线缆分别测定出不同的额外延时数值，建立映射关系，然后，在步骤S103之前，可以根据实际所使用的线缆的长度(亦或还包括材质、品牌等)、找到相映射的额外延时数值参与后续计算。进而，可应对于不同的线缆使用情况而得到更为精准的额外延时数值。

本实施例中，先得出测试设备的额外时延数值，然后在时延测试过程中，将得到的初始时延数值减去该额外时延数值，使得时延数值测试结果的准确性明显提升。

本发明第二实施例涉及一种测试设备，用于执行第一实施例中的时延测试方法。

本发明第三实施例涉及一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质上存储有处理器可执行指令，所述可执行指令被配置为执行第一实施例中的时延测试方法。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

Claims (10)

1.一种时延测试方法，其特征在于，应用于测试设备，所述方法包括：

在向被测设备发送第一测试报文的过程中，在所述第一测试报文的一个数据帧的至少一个指定字节中加入第一发送时间，所述第一发送时间用于表征所述测试设备发送所述指定字节的当前时间；

接收所述被测设备发回的所述第一测试报文，并记录接收到所述至少一个指定字节的第一接收时间，所述第一接收时间为所述测试设备接收到所述指定字节的当前时间；

基于至少一个所述指定字节的第一发送时间与第一接收时间、以及至少表征所述测试设备内物理层电路延时的额外时延数值，得到所述被测设备的时延数值。

2.根据权利要求1所述的时延测试方法，其特征在于，所述基于至少一个所述指定字节的第一发送时间与第一接收时间、以及所述测试设备的额外时延数值，得到所述被测设备的时延数值，包括：

基于至少一个所述指定字节的第一发送时间与第一接收时间，计算所述被测设备至少一种时延参数的初始时延数值，针对每种时延参数，计算所述时延参数的初始时延数值减去所述额外时延数值的差值，得到所述时延参数的修正时延数值。

3.根据权利要求2所述的时延测试方法，其特征在于，所述一种时延参数为FIFO时延参数，所述至少一个所述指定字节包括所述一个数据帧的帧数据中的第一个字节；

计算所述第一个字节的第一接收时间与所述第一个字节的第一发送时间之间的差值，得到所述被测设备针对所述FIFO时延参数的初始时延数值。

4.根据权利要求2所述的时延测试方法，其特征在于，所述一种时延参数为LIFO时延参数，所述至少一个所述指定字节包括所述一个数据帧的帧数据中的第一个字节和所述帧数据中的最后一个字节；

计算所述第一个字节的第一接收时间与所述最后一个字节的第一发送时间之间的差值，得到所述被测设备针对所述LIFO时延参数的初始时延数值。

5.根据权利要求1所述的时延测试方法，其特征在于，在向所述被测设备发送所述第一测试报文之前，所述第一测试报文的全部数据帧的所述指定字节均为预设值，所述预设值用于表征所述指定字节的初始值。

6.根据权利要求1所述的时延测试方法，其特征在于，所述在向被测设备发送第一测试报文的过程中，在所述第一测试报文的一个数据帧的至少一个指定字节中加入第一发送时间，包括：

当向所述被测设备发送测试报文时，开始计时；

当计时时长达到设定时长，在所述测试报文的一个数据帧的至少一个指定字节中加入发送时间信息，所述设定时长为所述时延测试的总时长的一半。

7.根据权利要求1所述的时延测试方法，其特征在于，所述测试设备的额外时延数值的测试方式包括：

在所述测试设备的额外时延数值的测试过程中，所述测试设备的报文发送端与报文接收端处于相连通状态；

在发送第二测试报文时，在所述第二测试报文的一个字节中加入第二发送时间，所述第二发送时间用于表征发送所述第二测试报文的当前时间；

在接收所述第二测试报文时，记录所述第二测试报文的所述一个字节的第二接收时间，所述第二接收时间为接收到所述第二测试报文的所述一个字节的当前时间；

基于所述一个字节的第二发送时间与第二接收时间，得到所述测试设备的额外延时数值。

8.根据权利要求7所述的时延测试方法，其特征在于，在所述测试设备的额外时延数值的测试过程中，所述测试设备的水晶头的输入端与输出端相连通。

9.一种测试设备，其特征在于，所述测试设备用于执行权利要求1至8中任一项所述的时延测试方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质上存储有处理器可执行指令，所述可执行指令被配置为可执行如权利要求1～8中任意一项所述的时延测试方法。