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基于FAST的TSN交流(8)TSN网络的集中式资源管理
宣布时间 :2019-1-29
     资源预定 和分配是网络保险 效劳 质量的条件 。TSN网络中有两种类 型的效劳 质量保险 ,一是带宽预定 流量(如音频视频流),一种是周期性的时间 敏感流量。为保险 这些流量的效劳 质量,一方面需求 在征求 网络接口适配器和交流机的端到端途径 上举行 资源预留,另一方面需求 TSN网络接口适配器对预定 资源流量举行 整形和过滤,阻止 赶过 预定 的流量经过 UNI接口进入网络,对其他正常流量发作 浸染 。是以 ,TSN网络需求 凭证 离线的资源预定 和妄想 效果 ,对交流机和网络接口适配器上的资源举行 照应 设置 。
一、TSN网络的设置 管理 概述
   (1)面向预定 带宽流量的资源管理
     如今 TSN网络支持两种类 型流量的效劳 质量保险 ,划分为预定 带宽的流量和周期调治的时间 敏感流量。
     预定 带宽流量主要 针对音视频运用 数据的传输,需求 在保险 带宽的同时,是的传输延时不凌驾最大限制,例如音频流量延时不凌驾10ms,视频流量延时不凌驾100ms。TSN交流机在数据平面 为预定 带宽流量提供基于信誉 的整形器(Credit based shaper)机制,控制平面 接纳流资源预定 协议SRP (802.1Qat)静态 的预定 网络资源。
     TSN事情组为TSN网络的设置 管理 界说了SRP协议。802.1Qat界说的SRP协议相似 互联网中的RSVP,发送方首先界说流量的规范 Tspec,征求 最大分组尺寸和带宽等信息,然后从发送方最先 向吸收 方发送预定 资源的旧事 (征求 流ID,流规范 Tspec,分组MAC地址,VLAN ID和优先级等信息),在沿途的交流装备 上预定 信息。
     因为 传统基于总线的列车通讯 系统 难以知足 要求。2014年,国际电工委员会发布 了IEC61375 2-5(以太列车主干网,ETB)和IEC61375 3-4(以太列车组成网,ECN),将以太网运用 于高速列车。将列车网络主干带宽从1.5M左右提升到100M,以求知足 列车网络高带宽交流需求。
   (2)面向时间 敏感流量的资源管理
     时间 敏感流量主要 针对周期性发作 的关键 控制信息,数据平面 经过 循环行列转发CQF(802.1Qch)整形机制以及基于时间 的门控逻辑(802.1Qbv)保险 端到端信息转达 简直 定性延时。在控制平面 接纳基于集中控制器的流设置 (802.1Qcc)方式对端到端交流途径 举行 资源预定 。
     802.1Qcc是对SRP协议的扩展,除了可以支持更少数 目的流资源预定 外,还支持集中的网络经过 集中的网络控制器CNC(Central Network Controller)经过 集中盘算(交流途径 、资源需求和调治参数)和设置 交流装备 ,以便支持周期性调治的时间 敏感流量。
   (3)针对特定场景的资源管理 优化
     关于 特定的规模有限的封锁 平台网络,如列车主干网络,车载网络等,网络节点相对 牢靠 ,关键 买卖 数据流特点(如关键 摄像头的视频流信息,关键 传感器的周期性控制信息)相对 牢靠 ,不会随着时间 的转变 而发作 较大转变 ,关于 这类网络可以接纳离线妄想 的方式静态的分配网络资源,可以大大简化资源管理 的严重 性。
二、TSN网络资源管理 软件框架
   (1)基于SDN的资源管理 方式
     SDN手艺 的生长和成熟为网络细粒度管控提供了新的手腕 。转发控制疏散,集中管理 和数据平面 可编程是SDN的主要 特点。TSN可使 用 SDN头脑 完成 有用 的资源管理 ,主要 有两个低贱 。
     一是802.1Qcc提出的集中盘算和设置 的CNC控制器模子 与SDN集中管理 模子 十分 契合,是以 可使 用 SDN网络提供的基础 设备 举行 资源管理 ,如运用 SDN控制器提供的装备 管理 成效 ,运用 尺度的openflow通道完成 CNC与被管装备 的通讯 等。
     二是在SDN管理 框架下,资源管理 软件可利便 的获取TSN网络的其他信息,例如当CNC以SDN北向接口运用 方式 完成 时,可运用 SDN控制器提供的REST API获取TSN网络的拓扑信息等。
   (2)TSN资源管理 软件
     五月天app官网无限观看提出的TSN网络资源管理 软件的架构如下图所示。自上至下征求 设置 需求管理 ,全局资源分配和装备 资源设置 三个条理。TSN资源管理 软件作为SDN控制器上的北向接口运用 ,与交流管理 ,喧嚣 管理 和日志管理 等运用 并列,同时运用 SDN控制器的装备 管理 和南向接口协议与网络中的装备 (含网络接口适配器和交流机)举行 通讯 。

图1 基于SDN的TSN网络资源管理 软件架构
     设置 需求管理 主要 生涯 装备 资源形状 ,运用 预定 形状 和网络拓扑形状 信息。其中装备 资源形状 信息可经过 装备 资源形貌 信息获取,运用 预定 形状 信息可经过 离线设置 或许 静态 协议获取(TSN实验情形 开发暂不思量 相似 SRP的静态 预定 协议),而TSN网络拓扑信息可以离线设置 ,也可以 经过 REST API从SDN控制器获取。
     全局资源分配是资源管理 软件的焦点,主要 成效 是将一条用户预定 的流照射 到端到端交流途径 上,并凭证 流的效劳 质量要求,为其分配交流途径 上每个装备 上的资源。照射 算法需求 思量 的成分 及约束条件许多,实际 上可证明 为NP完全效果 。详见下表。
     需求 注重 的是,在集中的TSN网络资源管理 模子 下,为每条带宽预定 的流分配一个全局流ID对简化完成 严重 度十分 主要 。在数据平面 ,网络接口适配器完成 分组到全局流ID的照射 和记号 (例如将全局流ID携带在VLAN tag中),交流装备 可将全局流ID作为转发的依据 。在控制平面 ,直接运用 流ID可以简化流分类查表得严重 性,提升处置赏罚 功用 。
三、TSN装备 的资源管理 笼统
      基于SDN的集中资源管理 需求 对TSN装备 转发平面 的资源管理 机制举行 笼统 。一方面可以向控制软件屏障 硬件完成 的分别 ,另一方面可以直接运用 SDN控制器的openflow等南向接口协议对装备 举行 设置 。
     因为 TSN网络接口适配器完成 的效劳 质量保险 机制与TSN交流机基内情 同,是以 网络接口适配器与交流机运用 相反 的资源管理 笼统 ,如下表所示。注重 在表中没有列出与效劳 质量保险 相关的统计信息,在完成 历程中可凭证 需求 添加。
     因为 FAST交流模子 可利便 的在现有流水线中拔出 新的模块以支持TSN交流,是以 集中的TSN资源管理 软件对网络接口适配器和交流机的资源设置 管理 完成 十分 简朴 ,五月天app官网无限观看将在后续的文章中先容 。