TSN协议实现在第二层,如图1所示,包括固件和软件实现。TSN协议可分布在终端和交换机上,如图2所示,其核心是通过对目标数据流进行资源预留和调度,实现传输的低时延和可靠性。
图1 TSN协议实现
同步协议:TSN的同步功能主要在IEEE 802.1 AS相关标准中定义,该同步是在IEEE 1588 PTP标准上进一步制定的。在此协议中,将选择或指定一个最佳主时钟,通过在相邻通信节点(其中一个节点的端口充当主端口,另一个节点的端口充当从属端口)之间进行逐步同步来实现整个TSN网络的时间同步。具体的同步过程可分为两个阶段,一个阶段是主节点周期性的发送sync和Follow_up命令,从端口使用两个周期内接收到的消息来计算与主时钟的频率比,以此修正本地时钟的频率(),并根据Follow_up包含的信息计算累积的驻留时延(信息在交换机收发端口间产生的时延);另一个阶段是从端口发送延迟请求Pdelay_Req,而主端口将通过两个信令消息Pdelay_Resp和Pdelay_Resp_Follow_Up对其进行响应,以发送其收到Pdelay_Req的时间和Pdelay_Resp的发送时间,从端口可以根据信息的发送接收时间计算路径延迟(Ttrans =(t4 - t1) - (t3 -t2)/2),如图3所示。两个阶段没有先后之分。随后,从端口可以将其时间调整为主时钟时间,即同步。
调度与转发协议:TSN的主体协议在于层2的调度协议,以保证时间敏感的业务流可以实时地、确定地传输到接收端。相关协议主要有IEEE 802.1Qav、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qch、IEEE 802.1Qbu。802.1Qav给出了一种时间敏感流的转发和排队(forwarding and queuing of time sensitive streams,FQTSS)方法,在这种方法中,不同业务的传输时间由其信用值决定。当帧的信用值不为负时,可以发送该帧,否则不允许发送。信用额度取决于为此流预留的带宽。此调度仅针对时间敏感的数据流,非时间敏感流的调度则可以通过严格优先级方案进行。802.1Qbv将不同优先级的数据流对应不同的队列,每个队列对应一个门,如图4所示。通过打开或关闭队列的门来控制门的开关时间,从而控制不同优先级的流的传输时间。802.1Qch定义了循环排队和转发,在出口端口使用两个队列,并且在任何时候都只有一个队列正在传输。启用一个队列后,这段时间内所有接收到的消息都会放入另一个队列。802.1Qbu在802.3br的配合下,将不同业务的帧分为可被抢占的帧和不可以被抢占的帧(时间敏感流的帧),后者可以打断前者的传输,从而保障其实时性。以上调度均在时间同步条件下进行。目前正在制定的标准IEEE Std P802.1Qcr,提供了一种异步流量整形的方法,即网桥和端点无需及时同步。因此,即使在具有混合流量负载(即周期性流量和突发流量)的高链路利用率下工作时,也可以有效地利用带宽。
Part of the content of this website comes from content authors or automatic crawling from the Internet. The content of the relevant text only represents the views of the author or publisher of this article and does not represent the views or positions of Enjoy Move Tech. Enjoy Move Tech strives for the objectivity and impartiality of the content and opinions described in this information but does not guarantee the accuracy and completeness of the content, nor does it guarantee that the content will not be changed in the future. If the authors and editors of the content displayed on this website think that their works are not suitable for browsing on the Internet or should not be used free of charge, please inform us by email or telephone in time. Enjoy Move Tech will take reasonable measures in timely to avoid unnecessary economic losses to both parties.
Email us: contact@enjoymove.com