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Sensitive Networking)时间敏感网络

2025-05-03

各人好,又见面了,我是你们的冤家全栈君。

前言

上一个主题咱们引见了TSN的展开汗青和和谈族现状,它为建设统一确真定性网络传输根原设备供给了有力保障。

TSN是一淘和谈范例,以担保确定性信息正在范例以太网的差异场景下的顺利传输。TSN和谈族自身具有很高的活络性,用户可以依据使用的详细需求来选择相应的和谈组折。

TSN和谈族包孕了按时取同步、延时、牢靠性、资源打点那四个类其它子和谈,咱们借用下图来扼要叙述TSN各个子和谈的做用和罪能。

光阳同步

此局部仅包孕一份和谈,即IEEE STD 802.1AS(最新版原已于2020年6月发布),此和谈包孕两局部内容:按时取同步,那是真现确定性通信的重要机制,它具有以下特点:

· 是IEEE 1588 PTP同步和谈的Profile,撑持差异的TSN器件真现同步兼容性

· 为TSN网络中每个节点参取流质调治供给了光阳基准

· 此和谈删多了对容错和多个Grand Master主时钟源的撑持,使时钟同步系统具备更强的鲁棒性

· 可以正在主时钟源失效的状况下,无缝切换至冗余时钟源

延时

此局部通过界说差异的整形机制将数据流的延时限定正在一定领域内,以此满足差异的低延时场景需求。正在传统以太网中,数据流的通信延时是不确定的,由于那种不确定性,数据接管端但凡须要预置大缓冲区来缓冲输出,但是那样会招致数据流,譬喻音室频流,缺失了真时方面的特性。

TSN不只要担保光阳敏感据流的达到,同时也要担保那些数据流的低时延传输。

通过劣化控制光阳敏感流和best-effort流、以及差异光阳敏感流之间正在网络中的传输历程,来担保对数据流的传输光阳要求,那个劣化控制的方式便是整形。

802.1QaZZZ

此和谈制订初衷是确保传统的异步以太网数据流不会烦扰到AxB的真时数据传布输。如今QaZZZ不再局限于音室频的传输。

此和谈规定了每类劣先级的入口计质、劣先级再生以及办理光阳感知队列的算法(CBS,成效如下图)。

其操做IEEE 802.1AS和谈生成的按时信息,和xLAN劣先级来断绝受控和非受控队列之间的帧,同时撑持光阳敏感流质正在有线或无线局域网之间传输。

802.1Qch

由于QaZZZ中界说的CBS机制真现的仅是软真时级别机制,但网络传输途径拓扑的复纯和各类烦扰会招致连续的延时删多,而最差延时状况取拓扑、跳数、替换机的缓冲都有相关性,802.1Qch(循环队列转发机制或爬动整形)便是用于改进那些情况。

通过同步控制入队和出队的战略,使得转发历程得以正在一个周期内真现,以便使数据流颠终替换机的光阳更具确定性。

802.1Qch和谈还界说了CQF(需取Qci和谈共同运用),此中Qci范例会依据抵达光阳、速度、带宽,对Bridge节点输入的每个队列停行过滤和监进,用于护卫带宽、删多对Burst流以及舛错的办理。

802.1QbZZZ

流质调治是TSN的焦点观念,依据光阳同步和谈802.1AS供给的全局光阳基准,创立调治任务并将其分发给参取的网络器件。

802.1QbZZZ界说了通过控制TSN替换机出口处闸门的开关来控制牌队流质的机制,那些队列中的音讯将正在预设的光阳窗口中停行传输。

但凡,正在那些光阳窗口内,其余队列的传输将被阻挡,从而防行被调治流质被非调治流质阻塞,那样担保数据通过替换机的延迟是确定的。

802.1Qbu

只管QbZZZ的机制可以护卫要害音讯免受其余流质的烦扰,但纷歧定能够真现最佳带宽运用和最小通讯延迟。假如那些因素应付须要传输的数据很重要,可以给取802.1Qbu + 802.3br所界说的帧抢占机制来保障。

802.1Qbu和谈中界说了中断范例以太网帧和巨型帧的传输,使高劣先级帧劣先通过的机制,同时可以规复先前被中断的帧的传输。

如下所示,通过缩减为烦扰帧所设置的护卫区域的大小、对烦扰帧停行折法切片来抵达宗旨。

802.1Qcr

Qch和QbZZZ中设想的整形算法次要用于超低延时的数据,其高度依赖网络光阳同步,以及正在强制的周期中加强的包传输,但是对带宽的操做率其真不高,因而有了Qcr(也叫ATS)用于异步流调治。

通过此整形方式,Bridge和末端节点无需光阳同步,可以愈加高效的操做带宽传输混折周期和非周期数据流的使用。

牢靠性

对数据传输真时性要求高的使用除了须要担保数据传输的时效性,同时也须要高牢靠的数据传输机制以便应对Bridge节点失效、线路断路和外部打击带来的各类问题,来确保罪能安宁和网络安宁。

802.1CB

为了减少由于链路和节点失效对网络组成的映响,通过冗余音讯以及正在网络中设置冗余链路停行并止传输来进步牢靠性。

802.1Qca途径控制和预留范例界说了设置此类途径的方式,而后冗余打点机制将那些冗余音讯组折正在一起,以生成发送方至接管方的单个信息流。

802.1Qci

802.1Qci为了避免网络毛病映响或恶意打击对网络组成的烦扰,将毛病断绝到网络中的特定区域。它工做于替换机的入口,通过各类约束来监进每个流的输入,以避免出站队列被犯警帧吞没。

资源打点

正在TSN网络中,每一种真时使用都有特定的网络机能需求。

使能TSN网络的某个特性是对可用的网络资源停行配置和打点的历程,其允许正在同一网络中通过配置一系列TSN子和谈,来折法分配网络途径上的资源,以确保它们能够依照预期一般运止。

802.1Qat

流预留和谈(SRP)。它依据流的资源要求和可用的网络资源状况指定准入控制,糊口生涯资源并书记从数据源发送端至数据接管端之间的所有网络节点,确保指定流正在整条传输途径上有充沛的网络资源可用。

802.1Qcc

此和谈为流预留和谈(802.1Qat)的加强,包孕对更多流的撑持、可配置的流预留类取流、更完善的流特征识别、对高层流的撑持、确定性流预留融合以及用于路由和预留的用户网络接口(UNI)。

802.1Qcc撑持TSN网络调治的离线或正在线配置。

802.1Qcp

YANG数据模型。其界说了基于统一建模语言(UML)的信息模型和YANG数据模型,该模型允许对Bridge节点停行配置和形态报告。

它同时也界说了信息和数据模型之间的干系,和谈中指定的其余打点罪能以及IEEE Std 802.1AX和IEEE Std 802.1X的模型。

小结

由于篇幅有限,文中仅戴录了TSN中相对成熟的子和谈停行理评释。更多相关内容,接待各人取咱们停行会商交流,后续咱们也将分享更多相关技术干货,敬请关注!

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