802.1QCC TSN配置模型

*本文章翻译自802.1Qcc-2018 - IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks–Bridges and Bridged Networks – Amendment 31: Stream Reservation Protocol (SRP) Enhancements and Performance Improvements *

46.1.3 TSN配置模型

这一节描述了三种用户/网络配置模型，这些模型为后续规范提供了体系结构。每个模型规范都显示了网络中不同实体之间的用户/网络配置信息的逻辑流。

46.1.3.1 全分布模式
在全分布模式，包含用户流的终端直接通过TSN用户/网络协议传达用户需求。网络以完全分布式的方式配置，没有集中的网络配置实体。分布式网络配置使用一个协议来执行，该协议沿着流的活动拓扑传播TSN用户/网络配置信息。（树中的桥梁，从谈话者到倾听者)
随着用户需求在每个桥中传播，桥的资源管理在本地有效地执行。这种本地管理仅限于桥接器知道的信息，不一定包括整个网络的信息。
图46-1提供了全分布式模型的图形表示

在图中，实线箭头表示作为UNI的协议，用于在Talker/监听者(用户)和网桥(网络)之间交换配置信息。此配置信息在46.2中指定。
在图中，虚线箭头表示在网络中传播配置信息的协议。此协议携带TSN用户/网络配置信息(46.2)以及特定于网络配置的附加信息。
使用该模型的网桥可以配置以下TSN特性:
a)基于信用的shaper算法(8.6.8.2)及其配置(第34条)
第35条中的流预留协议(SRP)可以用作UNI，并在整个网桥网络中传播配置信息。SRP使用类型长度值(TLV)技术将配置信息作为二进制字段交换。使用这种技术，协议的顶级消息包含一个或多个tlv的列表。每个TLV由一个类型字段(指定值字段包含的内容)、一个长度字段(指定值字段中的字节数)和一个值字段组成。在SRP规范中，每个TLV类型标识46.2中指定的一个组，TLV值包含该组中元素的二进制表示。
46.1.3.2集中式网络/分布式用户模型
有些TSN用例在计算上很复杂。例如，对于计划流量(8.6.8.4)，计算每个端口的门控制列表可能会花费大量时间。对于这样的用例，将计算集中在单个实体(桥或端站)中是有帮助的，而不是在所有桥中执行计算。
一些TSN用例可以受益于对网络中所有流的完整了解。例如，如果多个流的带宽大于说话者和侦听者之间最短路径上的可用带宽，那么将这些流的子集转发到最短路径以外的路径是有帮助的。对于这些用例，集中的实体可以收集整个网络的信息，以便找到最佳配置。
集中式网络/分布式用户模型类似于完全分布式的模型，即终端站直接通过TSN UNI来通信它们的Talker/监听者需求。相反，在集中式网络/分布式用户模型中，配置信息直接指向/来自集中式网络配置(CNC)实体。TSN流的所有网桥配置都是由这个CNC使用远程网络管理协议来完成的。
CNC对网络的物理拓扑和每个网桥的能力有一个完整的视图。这使得CNC可以集中复杂的计算。CNC可以存在于端站或桥上。
CNC知道网络边缘所有网桥的地址(那些与端站连接的网桥)。CNC将这些边桥配置为一个代理，直接在边桥和CNC之间传输Talker/监听者的信息，而不是将信息传播到网络内部。
图46-2提供了集中式网络/分布式用户模型的图形表示。

在图中，实线箭头表示作为UNI的协议，用于在Talker/监听者(用户)和网桥(网络)之间交换配置信息。此配置信息在46.2中指定。
在图中，虚线箭头表示在边缘网桥和CNC之间传输配置信息的协议。此配置信息在46.2中指定。
图中虚线箭头表示远程网络管理协议。CNC作为管理客户端，每个网桥作为管理服务器。CNC使用远程管理来发现物理拓扑，检索网桥功能，并在每个网桥中配置TSN特性。Talker和监听者不需要参与这个远程网络管理协议。远程网络管理协议携带的信息在第12条中指定。
注1:如果选择完全分布式模型的通话器/监听器协议与集中式网络/分布式用户模型的通话器/监听器协议相同，则终端站可以在不清楚网络配置方式的情况下同时支持这两个模型。
使用该模型CNC可以配置以下TSN功能:
a)基于信用的shaper算法(8.6.8.2)及其配置(第34条)
b)帧抢占(6.7.2)
c)调度流量(8.6.8.4,8.6.9)
d)帧复制和可靠性消除(IEEE Std 802.1CB)
e)流过滤和监控(8.6.5.1)
f)循环排队和转发(附件T)
SRP(第35条)可以用作UNI(图46-2中的实箭头)。SRP 的 MRP外部控制(12.32.4)功能可用于与CNC组件交换配置信息(图46-2中的虚线箭头)。SRP使用TLV技术交换配置信息，以引用46.2中的元素(参见46.1.3.1)。远程网络管理协议的示例(图46-2中的虚线箭头)包括简单网络管理协议(SNMP)、NETCONF (IETF RFC 6241 [B82])和RESTCONF (IETF RFC 8040 [B85])。
注2:NETCONF和RESTCONF指定一个启动数据存储（The startup datastore）:桥接电源打开时应用的非易失性配置。启动数据存储功能允许TSN CNC配置网桥，然后从网络中删除自己。SNMP没有指定启动数据存储特性。如果TSN CNC使用SNMP，则可以通过以下两种方法来缓解这种情况:a)使用专有的(桥接特定的)启动数据存储特性;b)确保TSN CNC在网络中始终处于活动状态，以便重新配置桥接器的循环电源。
46.1.3.3完全集中的模型
许多TSN用例需要在充当通话器和监听器的终端站进行重要的用户配置。例如，在许多汽车和工业控制应用程序中，物理输入和输出(I/Os)的定时是由所控制的物理环境决定的，TSN流的定时需求是由该I/O定时产生的。在某些用例中，这些I/O计时需求可能在计算上非常复杂，并且涉及到每个端站中应用软件/硬件的详细知识。
为了适应这类TSN用例，完全集中的模型支持集中用户配置(CUC)实体来发现端站、检索端站功能和用户需求，并在端站中配置TSN特性。CUC为此目的使用的协议是特定于用户应用程序的，超出了本标准的范围。
从网络的角度来看，完全集中式模型和集中式网络/分布式用户模型的主要区别在于：所有的用户需求都在CNC和CUC之间进行交换。因此，TSN UNI存在于CNC和CUC之间。
图46-3提供了完全集中模型的图形表示

在图中，实线箭头表示的是用于在CUC和CNC之间交换配置信息的UNI协议。此配置信息在46.2中指定。
图中虚线箭头表示远程网络管理协议。CNC作为管理客户端，每个网桥作为管理服务器。CNC使用远程管理来发现物理拓扑，检索网桥功能，并在每个网桥中配置TSN特性。Talker和监听者不需要参与这个远程网络管理协议。远程网络管理协议携带的信息在第12条中指定。
在这个完全集中的模型中，在CUC和端站(Talker和监听者)之间使用一个协议来检索端站功能和需求，并配置端站。由于该协议是用户对用户的，因此其配置信息被认为超出了本标准的范围，在图46-3中没有显示。
使用该模型CNC可以配置以下TSN功能:
a)基于信用的shaper算法(8.6.8.2)及其配置(第34条)
b)帧抢占(6.7.2)
c)调度流量(8.6.8.4,8.6.9)
d)帧复制和可靠性消除(IEEE Std 802.1CB)
e)每流过滤和监控(8.6.5.1)
f)循环排队和转发(附件T)
YANG (IETF RFC 7950)是一种数据建模语言，用于为远程网络管理协议建模配置数据和状态数据。远程网络管理协议使用特定的编码，如XML或JSON。对于特定的特性，YANG模块指定特性管理数据的组织和规则，而从YANG到特定编码的映射使客户机(例如，网络管理器)和服务器(例如，桥接器)能够正确地理解数据。从技术上讲，TSN用户/网络配置不是网络管理，因为信息是在用户和网络之间交换的，而不是在网络管理员和网络网桥之间交换的(第12条)。然而，这些概念非常相似，YANG对于为TSN用户/网络配置信息建模配置和状态数据非常有用。
为了支持在完全集中的模型中使用基于YANG的协议，46.3指定了一个YANG模块。YANG模块为46.2中的每组信息指定一个YANG类型定义/分组。
注意，在开发这一条时，完全集中的模型的特定协议实现还在进行中。在CUC和CNC之间开发的UNI协议是RESTCONF (IETF RFC 8040 [B85])。TSN UNI的完整的YANG模块可以在IEEE Std 802.1Q以外的文档中指定。为了符合这一条款，完整的TSN UNI YANG模块导入了46.3的YANG模块，以便在其容器和列表中使用。完整的TSN UNI YANG模块可能会指定本子句范围之外的特性，比如控制流配置到网络的部署的操作。JSON编码可以与RESTCONF一起使用。虽然TSN UNI在技术上不是网络管理，但是使用RESTCONF为TSN配置提供了一个简单而有效的应用程序编程接口(API)。
一个使用完全集中模型的流示例，请参考U.2。

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