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基于FAST的TSN交流(1)TSN交流机制概述
宣布时间 :2019-01-12
     2012年,IEEE 802.1的Audio Video Bridging使命 组正式被TSN使命 组取代。TSN使命 组主要 事情是界说在交流式以太网中转 发时间 触发旧事 的IEEE尺度荟萃,目的 是尺度化“确定性以太网”手艺 , 知足 现有和新兴市场,特殊 是工业互联网的需求 。
     随着愈来愈 多的TSN尺度落地,TSN距离 运用 已不再悠远 。工信部2018年6月的推出的《工业互联网生长举动 妄想 (2018-2020 年)》明白 提出“在汽车、航空航天、石油化工、机械制造、轻工家电、信息电子等重点行业布置 时间 敏感网络(TSN)交流机、工业互联网网关等新手 艺 关键 装备 ”,以后 对TSN交流焦点机制的研讨 以及研发TSN交流机已经变得十分 迫切。
一、TSN交流的特点
      与尺度的以太网相比,TSN最大的特点是可以 保险 数据交流简直 定性,在提早 确准时 间敏感数据流(称为scheduled traffic)传输的周期,每个周期传输的数据巨细后,只需 数据发送方凭证 商定 将数据收回 ,TSN就可以 保险 在确定的时间 将数据交流到接受 方。
   (1)TSN的特点
     TSN网络主要 完成 相对 封锁 网络中的关键 数据牢靠 交流,与互联网和数据中央 网络具有分别 的手艺 要求,对好比下表所示。
   (2)TSN与以太网的竞赛
     因为 TSN网络封锁 和规模有限,不存在编址、路由和管理 的扩展性效果 。虽然TSN接纳以太网帧名堂 ,其交流手艺 规范 的焦点也是802.1Q,但着实 现机制与以太网具有显着 分别 ,即以太网交流只思量 节点、行列和链路三个焦点要素,而TSN交流处置赏罚 思量 上述三个要素外,还引入了时间 这个完成 确定性交流的关键 要素。
     一个简朴 的比如 是以后 的以太网是高速公路网,每个分组是进入高速公路的汽车。在高速公路网上,汽车可以在恣意 时间 进入高速公路(不需求 预先 注册和妄想 )很快速 的从一个都市抵达 另一个都市,也能够 因为 事故招致 的蹊径 淤塞 大大增添 行驶的时间 。是以 汽车在高速公路上延时是踏实 定的。特殊 是汽车在某个时辰 进入高速公路后,很难预先 给出其途经每其中央 节点(休息区,立交桥等记号 性所在)的准确 时间 。
     TSN网络是可以看成高铁网络,每个分组可以看成一辆高铁列车。每列高铁的运转 必需 凭证 预先 妄想 好的高铁运转 图举行 。每个高铁列车从始发站收回 ,途径每其中途站点以及抵达 目的车站的时间 都是确定的,可以有一个确定的预期。更进一步看,高铁抵达 中央 车站时,什么时间 希望 ,什么时间 出站,以及希望 后在哪个站台停靠都有预先 的妄想 。是以 搭乘高铁出行的时间 是确定的,可以预期的。
二、TSN焦点交流机制
     802.1TSN使命 组树立 后,针对确定性交流的目的 ,在时间 同步,延时保险 ,交流牢靠 性以及网络管理 方面研讨 了多种算法和协议机制。这些协议机制或许 作为尺度修订融入802.1Q尺度,或许 作为自力 的尺度存在(如802.1CB)。
   (1)焦点TSN交流算法和协议机制
     焦点的TSN交流算法和协议机制,以及与高铁网络相关机制的类好比下表所示。
     此外,针对用户怎样 运用 上述机制,完成 知足 自己 特定需求的TSN网络,TSN事情组还界说了循环行列转发(CQF:Cyclic Queuing and Forwarding)模子 。凭证 该模子 用户可以利便 的设置 TSN交流机,完成 延时确定的TSN网络。如今 CQF已经作为IEEE 802.1Qch规范 融入802.1Q-2018尺度中。
     五月天app官网无限观看将在后续文章中,进一步先容 上述尺度的事情原理和基于FAST流水线的完成 要领。
三、基于FAST的TSN完成 :机缘与应战
     TSN交流装备 在完成 上具有尺度生长迅速和运用 场景多样化两个特点。
   (1)尺度生长迅速
     例如IEEE 802.1Q规范 是指点 以太网交流芯片完成 的焦点尺度,但近年来TSN尺度生长迅速,上文提到的802.1Qbv/bu/ci/cc等TSN焦点交流机制均作为802.1Q-2014尺度的修订添加到802.1Q-2018尺度中,。从802.1TSN的官方网站可以发现,如今 TSN事情组尚有 许多项目是对802.1Q-2018的尺度举行 继续 举行 继续 修订和扩大 。
   (2)TSN运用 场景分别 大
     如今 除了典型的工业互联网运用 场景外,5G前传(fronthaul)网络,高铁车辆网络、汽车车载网络、飞行 器外部 网络甚至是空间卫星网络都在思量 运用 TSN交流机制,这些网络在同步精度,传输带宽,交流延时,缺点 冗余,装备 功耗等方面都有分别 的要求,纵然已经有局限 芯片标称支持TSN,例如2017年博通推出的BCM56370芯片,但也难以知足 分别 运用 场景的需求。是以
     估量 TSN尺度快速 生长转变 的时间 还会一连 3-5年,这个时代 内,基于FPGA(而不是TSN ASIC芯片)的TSN交流完成 无疑是最佳选择,不只 可以支持尺度的快速 扩展更新,而且可以针对详细 的运用 场景举行 定制化设计。基于FPGA的TSN交流也必需 打破 亚玄妙 级时间 同步,时间 控制的严重 行列管理 调治,开放的编程API等设计难题。
     因为 FAST具有可扩展硬件流水线、FPGA/CPU协同处置赏罚 以及开源开放等焦点特征,基于FAST平台的TSN交流完成 不只 给FAST的生长带来了新的机缘,也给以后 TSN交流装备 完成 带来新的途径。