TSN入门

最近研究了AVB和TSN，要总结一下，这是一个大纲，立个flag，
2019年1月19-20日打游戏前写完。
目前只写了一部分。。。

一、简介

1.1 什么是TSN

TSN（Time Sensitive Networking ）是时间敏感网络。
传统异步以太网是以非同步方式工作的，网络中任何设备都可以随时发送数据，因此在数据的传输时间上既不精准也不确定。为了将以太网推广到工业、车载等需要低时延和确定性时延的网络场景下，IEEE制定了TSN协议族。

二、发展现状

2.1 AVB阶段

但AVB阶段成果已经投入商用，虽然使用不太广泛。。。

2.1.1 主要协议

• 802.1AS：时间敏感应用时序和同步Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications
• 802.1Qat：流预留协议 (SRP)Stream Reservation Protocol
• 802.1Qav：队列及转发规则Forwarding and Queuing for Time-Sensitive Streams
• 802.1BA：音频视频桥接系统Audio Video Bridging (AVB) Systems

此外，为了增强音视频传输效果，通常配合以下协议使用：

• 1722：是 2 层传输协议，用于局域网中时钟敏感的媒体流传输。仅用于 Talker 和Listener 之间。
• 1733：是 3 层传输协议，借助 RTP 和 RTCP 协议实现不同网络间的时钟敏感的媒体流传输。这两个协议也通常用于 VoIP 的传输
• P1722.1 ：负责 AVB 的搜寻、识别以及基于 1722 的设备的连接管理和控制。

更具体的解释可看第五章

2.2 TSN阶段

2.2.1 TSN与AVB关系

iEEE的AVB工作组改名为TSN工作组。由于在一些领域AVB已经作为一个常用缩写，例如车载以太网，所以在不讨论区别的时候，二者等价，但个人觉得还是用TSN比较好。讨论区别时候，TSN可认为是第二代AVB。

2.2.1 主要协议

三、应用场景

AVB和TSN主要应用场景都是：

• 车载以太网
• 消费级电子产品
• 专业音视频产品
• 工业以太网
  其中消费级电子产品主要还是蓝牙耳机等偏向音视频领域的。
  专业音视频产品可以在某宝上搜AVB交换机等关键词可以查到。
  AVB在车载以太网领域主要应用是车载娱乐系统。
  这个协议族真正能够大规模应用，应该还是要等TSN协议完善后，在车载以太网和工业以太网领域进行发展。如图所示是车载领域重要工具链供应商vector的ppt，对车载以太网的增长的图。
  
  

四、与传统以太网区别

见《传统以太网和时间敏感网络TSN的区别》，这里面写的很好。

五、AVB/TSN协议简述

5.1 AVB部分

这里说的第几层都是基于TCP/IP的4层模型。

5.1.1 IEEE Std 802.1AS

IEEE Std 802.1AS-2011: IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications in Bridged Local Area Networks.

IEEE Std 802.1AS又称 PTP（ precise time protocol，精确时间协议），可以达到亚微秒级别时间同步精度。这是一个2层的高精度时间同步协议，和IEEE 1588工作组共同完成。802.1AS是IEEE Std 1588-2008的一个二层Profile（大意是简化配置，但这个单词怎么翻译都感觉不对）。目前更新到P802.1AS-REV。（P开头表示协议仍然是草案阶段）。

关于802.1AS和1588的区别联系，详见另一篇博客https://blog.csdn.net/u012692537/article/details/83745265。

5.1.2 IEEE Std 802.1Qat-2010

IEEE Std 802.1Qat-2010: IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Virtual Bridged Local Area Networks – Amendment 14: Stream Reservation Protocol (SRP).

流预留协议。主要用来在端到端的通信链路上通知和预留所需的带宽。使用了MRP，MSRP等协议。
该协议在后续工作中已合入IEEE Std 802.1Q-2011，目前最新版本是IEEE Std 802.1Q-2018。在TSN中需要注意IEEE Std 802.1Qcc，这是对SRP的增强。

关于AVB中的MRP/MSRP可以见论文《车载Ethernet AVB/TSN框架下的多流属性注册协议研究与实现》， 这里给的是爱学术上免费下载链接。

5.1.3 IEEE Std 802.1Qav-2009

IEEE Std 802.1Qav-2009: IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Virtual Bridged Local Area Networks – Amendment 12: Forwarding and Queueing Enhancements for Time-Sensitive Streams, which specifies the Credit Based Shaper.

简称FQTSS，更具体的可以参考该协议在后续工作中已合入IEEE Std 802.1Q-2011，目前最新版本是IEEE Std 802.1Q-2018。

详见《IEEE 802.1Qav 协议综述》(https://blog.csdn.net/xdczj/article/details/64527106)

5.1.4 IEEE Std 802.1BA-2011

IEEE Std 802.1BA-2011: Standard for Local and Metropolitan Area Networks: Audio Video Bridging (AVB) Systems.

这是一个Profile，用于帮助简化设置网络设备。

5.2 TSN部分

六、芯片支持和测试套件

6.1 芯片支持

看的资料里主要提到博通的BCM5316X家族。这个产品页面里提到了对AVB和TSN的支持。

• AVB and Time-Sensitive Networking (TSN) (802.1Qbv, 802.1Qav, 802.1ASrev…)
• IEEE 1588 and SyncE support

6.2 测试套件

例如Innovasic的

2016年9月12日 – 确定性以太网半导体解决方案领导者Innovasic推出基于其fido5000 REM交换机技术的全新TSN评估套件，包含评估新兴IEEE 802.1时效性网络（TSN）标准特性所需的所有工具。该套件已预装包括802.1AS和802.1Qbv在内的最先进TSN特性。随着TSN标准的不断演进，用户也可通过Innovasic开发者网站免费下载并获取最新特性。

参考资料

1. IEEE802：这是IEEE关于TSN的主页
2. 以太网基础——汽车 ：这是vector中国的一个介绍视频
3. 详细分析车载以太网TSN标准
4. 工业4.0数字化互联网：OPC-UA-TSN通讯协议（TSN与OPC-UA的融合）
5. Innovasic推出针对工业和汽车应用的TSN评估套件