TSN学习 一

TSN学习 一

来源论文《Introduction to Time-Sensitive Networking》 Norman Finn
IEEE Communications Standards Magazine • June 2018

TSN的特点
1.Time synchronization
时间同步性
所有网络设备和主机都可以将其内部时钟同步到1 µs至10 ns的精度。
2.发射机与网络之间的有协定
包括:限制延迟,零拥塞损失;完全可靠的数据包传输;灵活性,协定可以新建和终止;Coexistence with best-effort services和尽力而为的网络服务共存。

TSN的应用
Professional audio and video studios
专业的音频和视频工作室。
Electrical power generation and distribution.
发电和配电。
Industrial machine-to-machine: closed-cycle control loops, employing measurement, computation, and command sub-cycles.
工业机对机:闭环控制回路,采用测量,计算和命令子循环。
Automotive and other vehicle applications.
汽车及其他车辆应用。
Cellular radio: interconnecting the data baseband processing and radio frequency blocks of a cellular radio base station (fronthaul).
蜂窝无线电:互连蜂窝无线电基站(前传)的数据基带处理和射频模块。

零拥塞损失
在一个串行物理链路中传输连续数据包。数据包包含目的地址信息,确定转发输出节点。每个数据包传输之前,要经过检错,然后数据包需要存储在缓冲队列中。
在TSN时间模型中,每个输出节点队列符合FIFO(先进先出)原则。当每个数据包完成传输时,一个或多个队列选择算法(稍后在“排队算法”一节中讨论)将协同工作,从端口队列之一中选择一个数据包,然后进行传输。
在缓存、选择、发送过程中,给定队列中数据包速率的变化,是导致拥塞损失的原因。
引起变化的原因有两点。
一、如果通过路径的延迟时间增加,则路径中存储的数据量将增加,因此下一跳的到达速度会变慢;如果延迟时间缩短,则将存储的数据转储,并且到达率较高。(延迟变化要求被记录)
二、在紧接的前一跳中使用的排队算法可能会导致突发或间隙,从而导致任何给定流的数据包的传输速率降低。
bursts“突发”是指丢包率很高的时期;
gaps“间隙”是爆发之间的时间间隔

在较长的数据包传输过程中,小规模的速率变化很常见。但,当速率变化超过一定时间和限度(当队列的输入速率超过输出速率足够长的时间时)。队列,必将溢出。

TSN的避免措施
对于遍历转发节点的每个流,在转发节点中缓冲足够的数据以确保不会丢失该流的传输机会,除非该流的源变慢或停止。 也就是说,对于每个流,在一定的时间范围内,在每一跳,输入速率等于输出速率。
但,缓冲足够的数据需要预测最坏情况下的缓冲区分配

数据包的复制与删除(可靠的数据包传输)
根据FRER(Frame Replication and Elimination for Reliability)可以进行包的复制与删除。
1.包到达时添加序列号。
2.包需要支持单播和多播。
3.包是可复制的。
TSN学习 一_第1张图片

图1-包的复制删除与转发

在传输中的单节点错误,应用可以通过提供带有冗余的发送器、接收器来克服。对于多节点错误。采用下图的方法。
TSN学习 一_第2张图片

图2-在每个节点进行复制转发

在各个节点丢弃并重新复制数据包

TSN的控制与管理
1.必须选择网桥和终端站,包括每个设备的功能选择。 必须建立网络的物理拓扑。
2.必须定义网络的静态特征。包括拓扑控制协议、带宽分配协议、时间同步参数等
3.必须创建一种或多种带宽保留方法,然后选择实施。
4.如果是TSN流量,必须选择动态控制流量保留体系。

与TSN类似的技术
1.Overprovisioning 过量配置,给关键流量(critical flow)分配远多于需求的带宽缓冲区。缺点:容易造成其他流量拥塞,增加延迟交付或丢包的可能性。
2.isolation 隔离,每个应用一个网络。缺点:昂贵。
3.prioritization 优先级分配,给关键流量分配最高的优先级。缺点:固定优先级分配。
4.Weighted fair queuing (WFQ) and similar prioritization schemes 加权公平排队(WFQ)和类似的优先级分配方案。关键流量之间统计平均分配资源和带宽。
5.congestion detection and avoidance 拥塞检测与避免。缺点:拥塞检测使正在发生拥塞的流量速度变慢,不能应用在TSN要求的应用中;拥塞避免是选择不拥挤的网络路径传输,在流量建立时有用,之后路径效率会降低。
上述的技术都缺乏可预测性,缺乏可预测性意味着,在大多数情况下,只有在不使用网络的情况下,才能对任何应用程序或网络进行更改。 每个动态选择(例如打开或关闭应用程序)都会以指数形式增加仿真和测试负载。

你可能感兴趣的:(学习总结#TSN)