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OpenTSN:支持TSN手艺 研讨 和系统 开发的开源项目
宣布时间 :2019-07-29
     近年来,在工业互联网和高端装备 制造范围 ,以太网取代传统控制总线已成为一个主要 生长趋向 。特殊 是随着802.1 TSN(时间 敏感网络)尺度逐渐 完善,怎样 有用 运用 TSN网络为运用 提供确定性和高牢靠 的数据交流也逐渐 成为学术界研讨 的新抢手 。
一、OpenTSN研制的配景和目的
     以后 TSN关键 手艺 研讨 受限于实验情形 搭建。主要 缘故原由 是办公情形 和实验室现有的以太网不支持TSN规范 ,而市场上购置 的TSN交流装备 也难以像SDN交流机一样为研讨 提供开放的编程接口。是以 TSN关键 手艺 研讨 只能经过 软件仿真要领举行 ,学术界和工业界都迫切需求 一个真实的、开放的、开源的TSN实验情形 ,为TSN简直 定性交流、牢靠 性保险 、离线妄想 调治和运用 编程要领等机制的研讨 提供支持 。
     OpenTSN是国防科技大学盘算机学院FAST团队基于FAST架构设计的TSN集成验证情形 ,主要 设计目的 征求 :
     (1)基于FPGA完成 支持802.1AS 、802.1Qbv,802.1Qch,802.1Qci等TSN焦点成效 的交流机原型;
     (2)基于FPGA完成 支持802.1AS 、802.1Qbv,802.1Qci等成效 的TSN接口适配器,同时为时间 敏感运用 提供编程接口;
     (3)基于上述FPGA交流机和适配器原型,搭建TSN实验网络;
     (4)完成 TSN网络CNC控制器原型,支持对TSN网络的离线妄想 和设置 ;
     (5)完成 支持802.1AS 、802.1Qci和802.1Qbv的TSN实验 仪原型,支持TSN数据流、BestEffort配景流的发送、吸收 和功用 统计;
     (6)完成 TSN网络远程 遥测成效 ,可微观视察TSN网络时间 同步形状 ,交流机内队伍列形状 等,为TSN焦点完成 机制评价 提供关键 数据;
     (7)完成 TSN网络与IP网络的网关成效 ;
     上述事情中,FPGA平台基于成熟的Openbox-S4平台。平台有关 的软硬件代码一切 开源,同时希望海外 相关单元一同 参与 开发。
二、OpenTSN情形 组成
     OpenTSN情形 的组成如图1所示。主要 由9个Openbox-S4平台,4台Linux主机和1个网络摄像头组成。
     其中6个Openbox-S4设置 成4端口TSN交流机,并组成一个环形TSN网络。另外3个Openbox-S4划分完成 TSN实验 仪、流量剖析 器和TSN网关成效 。4个Linux终端划分运转 TSN网络的CNC软件,Insight软件(TSN网络外部 形状 视察剖析 ),TSN实验 仪控制软件和摄像头视频显示软件。
     TSN实验 仪参与 TSN网络的时间 同步,同时模仿 三个TSN接口适配器,由实验 仪控制器上的软件模仿 发作 TSN流量的运用 。TSN实验 仪同时吸收 TSN流量,对TSN流量交流的延时举行 剖析 。
     每个交流机的3号口为TAP口,会将收支 的流量打上时间 戳送流量剖析 器。流量剖析 器对流量举行 过滤处置赏罚 后,送给TSN-Insight举行 统计剖析 。每个TSN交流机内嵌Beacon机制,牢靠 时间 (如每1ms)将交流机外部 的种种形状 (同步,行列,计数器等)发送给Insihgt软件举行 剖析 和显示。

图1 OpenTSN的组成
     基于课题组在FAST基础 架构(FAST流水线,FAST软件驱动、FAST编程库),Openbox-S4平台(基于Zynq FPGA平台的FPGA OS),FAST-ANT实验 仪(用户可编程的网络实验 仪),1588/PTP时间 同步,CQF转发模子 和TSN-Insight等方面的前期 积聚 ,如今 OpenTSN情形 的主要 成效 已经可以运转 ,实验情形 如图2所示。

图2 OpenTSN原型
     关于FAST开源项目系统 结构 ,Openbox-S4平台,OpenTSN交流机完成 原理和FAST-ANT实验 仪等信息,可以关注“FAST开源社区”民众号经过 历史文章中获取。
     OpenTSN代码已经由码云(gitee)举行 托管。OpenTSN代码的组织与共享方式、来源 的运转 实验 效果 等信息将在后续文章中先容 。