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TTE与TSN:分别 设计哲学决议 分别 未来
宣布时间 :2019-08-29
     TTE和TSN是如今 完成 确定性以太网交流的两种主要 途径。因为 TTE手艺 研讨 较早,SAE AS6802尺度在IEEE 802.1 TSN事情组树立 之前就已经宣布,是以 在高端装备 (如航空航天、智能汽车等)研制范围 ,TTE成为确定性以太网交流的首选方案。随着TSN尺度规范 的日渐成熟完善,相关芯片、软件和全体 处置 方案不时 完善,能否在高端装备 制造范围 中运用 尺度TSN手艺 取代TTE已经成为令人关注的效果 。
     关于 尺度以太网,TTE和TSN在时间 同步、牢靠 性和转发延时保险 等方面都举行 了增强 。转发交流的延时保险 机制是确定性交流的焦点。TTE和TSN在延时保险 方面分别 的完成 机制,反映了TTE和TSN具有分别 的设计哲学。而设计哲学的分别 能够 预示了两种手艺 分别 的生久远 景 。
一、设计哲学分别
      以太网自1973年发现,是盘算机网络50年生长史中可与IP相媲美的最为乐成的手艺 之一。TTE和TSN都是架构在尺度以太网上简直 定性交流手艺 ,但TSN势必 成为根正苗红的“以太网2.0”,而TTE只要 以太网的“形”,缺少 以太网的“神”,随着TSN手艺 的生长,势必 被镌汰 。
     图1是TTE完成 机制(出自TTTech研讨 职员 撰写的论文[1])和TSN802.1Qch界说的CQF机制在确定性交流完成 机制方面的竞赛 。

图1确定性交流完成 机制竞赛 (a)TTE (b)TSN的CQF机制
     关于 TTE交流机,输入 接口收到TT分组后,会搜索 吸收 调治表,对比 分组吸收 时间 能否 落在合理 的吸收 窗口(w)内,若是 在窗口内,则会取得 一个分组缓冲区地址,将分组写入RAM中的缓冲区。否则扬弃 分组;在每个输入 接口,发送调治表中会设置 RAM中每个分组的发送时间 (T),当发送时间 抵达 时,输入 调治器从照应 的buf中读取分组发送。吸收 调治表和发送调治表都是离线盘算取得 ,分组转发模子 理想 上是由吸收 和发送调治表控制的对RAM的读写职掌 。显然,吸收 和发送调治表的规模以及RAM中缓冲区的个数都与TT流量的特征 和负载相关。
     关于 支持CQF的TSN交流机,每个交流机外部 只需两个凭证 乒乓行列Q1和Q2,时间 轴被简朴 的划分为奇数时槽S1和偶数时槽S2。输入 接口在奇数时槽S1吸收 的分组进入行列Q1,在偶数时槽吸收 的分组进入行列Q2。输入 接口调治的整型机制也十分 简朴 ,S1时槽只能调治Q2中的分组,S2时槽只能调治Q1中的分组。显然,其时槽宽度为d时,若是 交流机保险 S1时槽吸收 的分组(进入Q1)在下一个S2时槽发送,而S2时槽吸收 的分组(进入Q2)在下一个S1时槽发送,那么分组在交流机中延时上界为2d,下界为0。分组在经由 K个这样的交流机时,延时的下限 为(K+1) *d,下限 为(K-1) *d。
     上述剖析 可知,TTE和TSN在完成 上有一些显着 分别 ,如下表所示。
     上述对比 可见,TTE在设计时并没有运用 到作为网络分组交流基础 的排队论,没有用行列对运用 相关信息举行 分类聚合,是以 完成 严重 度较高。或许 说,TTE只用到了IEEE 802.3以太网的MAC层规范 ,而与IEEE 802.1界说的网桥完成 机制有关 。是以 TTE交流机设计没有照应 的规范 可自创 (这也是少数 人以为 TTE是TTTech“私有 手艺 ”的缘故原由 )。
     与TTE分别 ,TSN交流的焦点机制自己 就是IEEE 802.1事情组制定 的,是对802.1Q网桥协议的扩大 和增强 。TSN越发强调针对分别 TSN运用 场景对输入 调治整型机制的扩大 。是以 TSN在转发交流方面的一切 事情都思量 与现有的以太网交流前向兼容,可看作“以太网2.0”。
     从另一个角度看,TTE是从漫衍式系统 设计角度提出的,而TSN是从网络角度提出的两种分别 的处置 方案。一旦手艺 落地需求 在交流芯片中完成 ,毫无疑问后者更具有下风 。
二、生久远 景 展望
      五月天app官网无限观看以为 ,未来 5-10年TSN将会取代TTE,成为高端装备 制造范围 主流的交流网络方案。主要 缘故原由 如下。
     一是与TSN相比,TTE的下风 在于时间 同步。与IEEE 1588界说的PTP协议分别 ,TTE的时间 同步不需求 单一的主时钟源(GrandMaster),是一种全漫衍的高牢靠 时间 同步机制,支持多种缺点 模子 。但是 时间 同步机制在交流完成 中相对 自力 。既然以后 TSN可以针对分别 场景界说了分别 的输入 机制(基于信誉 /时间 感知/异步等),TSN也可以 扩大 支持多种时间 同步机制,如需求 外部 时钟源的时间 同步机制(IEEE 1588)不需求 外部 时钟源的外部 同步机制(AS6802);
      二是TSN交流完成 机制前向兼容如今 尺度以太网的交流机制。在现有以太网交流芯片绝大少数 逻辑维持 动摇 情形 下,只需增添 时间 同步和输入 接口整型逻辑即可支持TSN交流,是以 容易被工业界吸收 ;
     此外,除了高端装备 制造范围 外,TSN还会在工业互联网、5G前传网络中取得 运用 。特殊 是TSN将作为工业互联网基础 设备 主要 组成局限 被鼎力 大举推行 ,IEC/IEEE也正在勾搭 界说工业智能制造中TSN的运用 场景。未来 市场更大,熟习 TSN的人才更多将是促进TSN手艺 生长的最基础 的推进 力。
参考文献:
     [1]Domi¸tian T˘amas¸–Selicean,Paul Pop,WilfriedSteiner. Synthesis of Communication Schedules for TTEthernet-BasedMixed-Criticality Systems. CODES+ISSS’12, October 7–12, 2012, Tampere, Finland.