时间敏感以太网技术应用研究

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作者 孔祥明 李长龙 +2 位作者 梁贵友 周时莹 高长胜 《汽车文摘》 2024年第7期37-43,共7页

随着车内网络对实时性和大容量数据传输的双重需求逐步增加,时间敏感以太网(TSN)成为以车载以太网为骨干网的电子电气架构中必不可少的技术。为了验证TSN协议对车载以太网的延时影响,通过对TSN主要协议族的技术特点和应用场景进行分析,... 随着车内网络对实时性和大容量数据传输的双重需求逐步增加,时间敏感以太网(TSN)成为以车载以太网为骨干网的电子电气架构中必不可少的技术。为了验证TSN协议对车载以太网的延时影响,通过对TSN主要协议族的技术特点和应用场景进行分析,使用RTaW软件建模,通过Zonal架构网络对4种不同情况的车载以太网流量进行仿真。结果表明,采用TSN协议的车载以太网在干扰流量占主要链路为80%带宽时,最差端到端时延约增加0.1 us,接近无干扰情况延时。仿真表明TSN对车载以太网传输队列延迟有可靠保证,TSN将在音视频传输、高等级自动驾驶、安全备份等方面发挥更大的作用。 展开更多

关键词 智能网联汽车 时间敏感以太网 车载以太网

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枫林一号:一款面向高端装备定制的低功耗时间敏感网络芯片 被引量：5

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作者 全巍 付文文 +1 位作者 孙志刚 李韬 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1242-1245,共4页

时间敏感网络(time sensitive networking,TSN)作为一种可提供高带宽、高确定性传输服务的新型网络技术,近几年获得了国内外学术界和工业界的广泛关注与研究.然而,由于面向场景的TSN芯片定制困难,目前国内的TSN设备大多采用国外芯片或... 时间敏感网络(time sensitive networking,TSN)作为一种可提供高带宽、高确定性传输服务的新型网络技术,近几年获得了国内外学术界和工业界的广泛关注与研究.然而,由于面向场景的TSN芯片定制困难,目前国内的TSN设备大多采用国外芯片或者基于国外核心IP通过FPGA实现,还没有全自主的TSN芯片可用于核心装备的网络升级换代.为此,OpenTSN项目组基于开源TSN芯片设计方法,面向高端装备的中小型数据交换网络需求,研制了一款低功耗的TSN芯片“枫林一号”.该芯片可提供亚微秒级时钟同步精度、单跳数据传输延迟(头进头出)和抖动保障能力,支持端、交换和交换端3种工作模式,功耗小于0.5W,可满足高端装备多样化的确定性组网需求. 展开更多

关键词 时间敏感网络 芯片 现场总线 以太网 延迟和抖动 高可靠

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5G URLLC标准及关键技术研究 被引量：5

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作者 李皛 张志荣 +3 位作者 陈建刚 李鹏 张化 周阅天 《电子技术应用》 2020年第10期14-19,共6页

5G标准定义了eMBB增强移动宽带、mMTC海量大连接、URLLC低时延高可靠三大应用场景。随着5G逐步成熟商用,URLLC业务作为垂直行业的重要切入点也在逐渐完善优化。首先介绍了URLLC技术标准演进情况,随后从低时延、高可靠和URLLC与eMBB复用... 5G标准定义了eMBB增强移动宽带、mMTC海量大连接、URLLC低时延高可靠三大应用场景。随着5G逐步成熟商用,URLLC业务作为垂直行业的重要切入点也在逐渐完善优化。首先介绍了URLLC技术标准演进情况,随后从低时延、高可靠和URLLC与eMBB复用三方面分别分析了实现URLLC的关键技术,最后将URLLC与TSN网络融合做了阐述。 展开更多

关键词 超可靠低时延通信 短时隙 复用 免授权 时间敏感网络

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时间敏感网络帧抢占机制的时延特性分析

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作者 尹立夫 程紫运 +2 位作者 高会生 赵宇洋 王洲 《电力信息与通信技术》 2023年第10期72-79,共8页

帧抢占机制的时延特性受网络运行环境的影响,呈现出显著的动态性和随机性,从而影响时间敏感网络高速帧传输时延的确定性。为了对时延特性进行量化分析,文章首先根据帧抢占机制的工作原理和可抢占帧分段规则,给出对应不同抢占时刻的高速... 帧抢占机制的时延特性受网络运行环境的影响,呈现出显著的动态性和随机性,从而影响时间敏感网络高速帧传输时延的确定性。为了对时延特性进行量化分析,文章首先根据帧抢占机制的工作原理和可抢占帧分段规则,给出对应不同抢占时刻的高速帧时延量化分析模型;然后,设计并实现了时延特性的仿真算法,对不同应用场景下的时延分布特性进行分析;最后,通过算例仿真验证了所提方法的正确性。研究结果表明,帧抢占时延具有明显的随机性,但可以用数学表达式准确表达。研究结论对时间敏感网络帧抢占机制的优化设计与应用具有参考价值。 展开更多

关键词 时间敏感网络 帧抢占 时延 仿真

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5G专网TSN的关键技术分析

5

作者 肖云杰 陈大卫 《通信电源技术》 2023年第11期200-203,共4页

目前通信工作越来越受到重视,5G专网也得到了广泛建设,客观推动了时间敏感网络(Time Sensitive Networking,TSN)技术的运用。首先对5G专网与TSN技术进行简述,其次分析了5G专网对工作网络的需求,探讨了5G专网TSN搭建模式与关键技术,对网... 目前通信工作越来越受到重视,5G专网也得到了广泛建设,客观推动了时间敏感网络(Time Sensitive Networking,TSN)技术的运用。首先对5G专网与TSN技术进行简述,其次分析了5G专网对工作网络的需求,探讨了5G专网TSN搭建模式与关键技术,对网络搭建模式、流量映射与调度机制以及协同管控等内容进行分析,最后对5G专网TSN技术进行简单展望,论述其成本控制、安全性提升以及过度供应的控制等发展趋势。 展开更多

关键词 5G专网 时间敏感网络(tsn)技术 关键技术 协同管控

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时间敏感网络中确定性传输技术综述 被引量：12

6

作者 李宗辉 杨思琪 +2 位作者 喻敬海 邓仰东 万海 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期4334-4355,共22页

时间敏感网络是工业互联网基础设施转型升级的重要研究方向,确定性传输技术是时间敏感网络面向工业控制支撑确定性实时传输需求的核心关键技术,主要包括控制面的时间触发调度技术、转发面的混合传输技术以及确定性时延分析技术.调研了... 时间敏感网络是工业互联网基础设施转型升级的重要研究方向,确定性传输技术是时间敏感网络面向工业控制支撑确定性实时传输需求的核心关键技术,主要包括控制面的时间触发调度技术、转发面的混合传输技术以及确定性时延分析技术.调研了近年来时间敏感网络中确定性传输技术的研究现状并进行了系统地梳理和总结,首先介绍了时间敏感网络不同种类业务流的流量模型;然后基于该流量模型,介绍了控制面的时间触发调度模型、研究现状及其挑战,介绍了转发面时间敏感网络交换机的体系结构、多业务流混合传输策略以及当前方案的不足与改进方向;接着,对整个时间敏感网络的时延模型进行建模分析,介绍基于网络微积分的确定性时延分析技术、研究现状以及可能的改进方向;最后,总结时间敏感网络确定性传输技术所面临的挑战以及未来的研究展望. 展开更多

关键词 时间敏感网络 确定性传输技术 时间触发的调度 混合传输 网络微积分

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时间敏感网络研究现状及发展趋势 被引量：12

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作者 刘扬 李泽亚 +2 位作者 龚龙庆 徐丹妮 唐金锋 《微电子学与计算机》 2022年第6期1-11,共11页

时间敏感网络是新一代确定性网络技术,其主要面向工业物联网,工业自动化,车载网络以及航空航天电子系统网络等安全关键领域.该技术以标准以太网为基础,扩展了时间同步、时间感知流量调度和流无缝冗余传输的能力,支持实时数据和非实时数... 时间敏感网络是新一代确定性网络技术,其主要面向工业物联网,工业自动化,车载网络以及航空航天电子系统网络等安全关键领域.该技术以标准以太网为基础,扩展了时间同步、时间感知流量调度和流无缝冗余传输的能力,支持实时数据和非实时数据共网传输,可实现信息网络与控制网络的融合.本文调研了近年来时间敏感网络技术的研究现状并进行了系统的梳理和总结,首先阐述了时间敏感网络技术产生的背景和发展历程,然后对时间敏感网络的核心技术进行了介绍,包括时钟同步技术、流量整形技术、网络管理配置技术和流可靠性技术,并对当前国际上重要的企业、高校和研究机构的时间敏感网络技术相关研究成果进行了详细的分析和讨论,此外,还对时间敏感网络的仿真和应用的相关研究进行了详细分析.在此基础上,总结出目前时间敏感网络技术在实际工程应用中所面临的挑战.最后,讨论了时间敏感网络技术未来的发展趋势. 展开更多

关键词 时间敏感网络 确定性网络 工业自动化 车载网络

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基于时间敏感网络的风电场通信网时延特性分析 被引量：12

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作者 高会生 于文思 韩东升 《现代电力》 北大核心 2021年第4期465-472,共8页

风电场通信系统由于数据采集范围广、数据类型较多等复杂因素,在依靠传统以太网通信时存在多信息流相互影响、数据传输实时性差等弊端,无法满足实时通信需求。提出了基于时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)的通信网络部署方... 风电场通信系统由于数据采集范围广、数据类型较多等复杂因素,在依靠传统以太网通信时存在多信息流相互影响、数据传输实时性差等弊端,无法满足实时通信需求。提出了基于时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)的通信网络部署方案。首先,结合风电系统通信网络及数据分析了TSN技术的工作原理;然后根据TSN原理,推导出基于网络演算的端到端传输时延改进计算模型;其次,通过算例分析了门开时长和调度周期等参数对时延指标的影响;最后,对比分析了TSN与传统以太网时延差别。研究结果表明,通过合理配置参数,TSN具有可预测、低时延的特性,可为风电场高效通信网部署及网络资源优化分配提供了理论依据。 展开更多

关键词 时间敏感网络(tsn) 风电场 通信网络 网络演算 时延特性

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时间敏感网络研究进展 被引量：11

9

作者 曹志鹏 刘勤让 +1 位作者 刘冬培 燕昺昊 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2021年第3期647-655,共9页

首先介绍了时间敏感网络的发展历程、技术内容;然后介绍了时间敏感网络标准协议中的部分重要机制,并重点回顾了近年来国内外关于时间敏感网络的研究状况,分析了不同场景下的应用特点;最后指出了时间敏感网络未来可能的发展方向。

关键词 时间敏感网络 确定性网络 以太网 服务质量

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下一代车载时间敏感网络架构设计与调度评估 被引量：3

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作者 赵晓敏 王腾 +3 位作者 李宗辉 宫新乐 黄晋 魏鹏 《电讯技术》 北大核心 2023年第1期77-84,共8页

智能网联汽车(Intelligent Connected Vehicle,ICV)是未来汽车行业发展的主要方向之一,其对车载网络通信的带宽、延迟出了较高的要求。针对该要求,提出了基于以太网的电子电气架构(Electronic/Electrical Architecture,EEA);在分析基于I... 智能网联汽车(Intelligent Connected Vehicle,ICV)是未来汽车行业发展的主要方向之一,其对车载网络通信的带宽、延迟出了较高的要求。针对该要求,提出了基于以太网的电子电气架构(Electronic/Electrical Architecture,EEA);在分析基于IEEE802.1Qbv的时间敏感网络(Time-sensitive Networking,TSN)传输调度机制的基础上,实现了控制数据流和传感器数据流的增量式调度。通过评估和对比,TSN拥有更高的带宽、更低的传输时延,有望成为下一代车载网络。 展开更多

关键词 智能网联汽车(ICV) 车载以太网 时间敏感网络(tsn) 电子电气架构(EEA) 流量调度

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智能工厂场景下的5G与TSN技术融合应用

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作者 李洪名 《电视技术》 2024年第2期192-194,221,共4页

5G和时间敏感网络(Time-Sensitive Networking,TSN)技术融合能够实现高效、可靠的生产过程。深入探讨5G和TSN技术在智能工厂中的融合应用,考虑智能工厂对高带宽、低延迟和高可靠性通信的需求。研究内容涵盖5G与TSN的融合架构设计,以及... 5G和时间敏感网络(Time-Sensitive Networking,TSN)技术融合能够实现高效、可靠的生产过程。深入探讨5G和TSN技术在智能工厂中的融合应用,考虑智能工厂对高带宽、低延迟和高可靠性通信的需求。研究内容涵盖5G与TSN的融合架构设计,以及智能工厂中自动化生产线和物流监控的具体应用场景,旨在展示5G与TSN技术融合在智能工厂中的可行性和优势,推动智能工厂可持续发展。 展开更多

关键词 智能工厂 5G 时间敏感网络(tsn) 技术融合

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一种基于时钟容错同步和数据容错传输的以太网网络协议

12

作者 卓兰 王帅兵 王婷 《自动化与仪器仪表》 2024年第4期47-51,共5页

随着工业物联网的兴起,工业、电力、石化、铁路交通等领域对传统以太网的实时性、可靠性提出了更高的要求,因此,确定性网络应运而生。确定性网络用于提供实时数据传输,保证确定的通信服务质量能够具备超低时延低、抖动小、带宽高、高可... 随着工业物联网的兴起,工业、电力、石化、铁路交通等领域对传统以太网的实时性、可靠性提出了更高的要求,因此,确定性网络应运而生。确定性网络用于提供实时数据传输,保证确定的通信服务质量能够具备超低时延低、抖动小、带宽高、高可靠性等特点。目前,一些主流的TSN、实时以太网也存在一定的局限性。在ISO/IEC/IEEE 8802-3的基础上提出的一种基于时钟容错同步和数据容错传输的以太网网络协议,即TAN协议。TAN协议在兼容“以太网”技术的同时,TAN技术以“时间”为核心,定义了一种新型的数据封装和路由转发技术,在大规模组网条件下可以实现所有节点的“高精度时钟同步”并明晰数据时间,以“数据多路径传输”技术打破了对组网方式的限制,提升网络可靠性,以“多通道”抢占技术实现数据的实时传输,以“软件定义网络时延”技术满足了周期性及(非周期)通信对低抖动传输的需求。目前,TAN产品已经在工业、电力、石化、铁路交通等领域进行了应用。 展开更多

关键词 时间敏感网络 时间明晰网络 以太网 保证服务

原文传递

SSA:一种面向CQF模型的TSN资源调度算法 被引量：6

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作者 姜旭艳 严锦立 +1 位作者 全巍 孙志刚 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期784-791,共8页

时间敏感网络(time sensitive networking,TSN)的目标是在工业控制和5G领域为时间敏感流提供低延迟、低抖动的确定性传输服务.资源调度是保证TSN服务质量的关键技术之一.为此,TSN标准中提出循环队列转发模型(cyclic queuing and forward... 时间敏感网络(time sensitive networking,TSN)的目标是在工业控制和5G领域为时间敏感流提供低延迟、低抖动的确定性传输服务.资源调度是保证TSN服务质量的关键技术之一.为此,TSN标准中提出循环队列转发模型(cyclic queuing and forwarding,CQF),但是缺乏相应的资源调度算法对多流进行合理的资源分配以避免传输冲突.由于时间敏感流量具有周期性、特征预知的特点,主要从时间维度研究如何将CQF模型中的队列资源合理分配给多条数据流.将该问题抽象为多约束条件下的资源规划最大化问题,提出基于起始时隙分配的轻量级资源调度算法(start-slot assignment based scheduling algorithm,SSA). SSA通过对端系统上发送时隙进行调节,在满足约束条件的前提下最大化对队列资源的使用,避免了端到端逐跳的时隙分配.实验结果表明,与不控制时隙的直接调度方式相比,该算法能够将成功调度的流数目平均提高41. 84%. 展开更多

关键词 时间敏感网络 确定性传输 循环队列转发模型 网络资源调度 最大化问题

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TSN时间敏感流量带宽分配与优化 被引量：4

14

作者 赵长啸 李二帅 +1 位作者 何锋 王鹏 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期2027-2034,共8页

针对时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)中时间敏感流量的带宽分配,必须要根据流量传输的实时性需求,并考虑不同类型流量的占比,提供具体的优化策略和带宽分配结果。首先,基于网络演算方法,建立时敏流量带宽分配评估模型;然后... 针对时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)中时间敏感流量的带宽分配,必须要根据流量传输的实时性需求,并考虑不同类型流量的占比,提供具体的优化策略和带宽分配结果。首先,基于网络演算方法,建立时敏流量带宽分配评估模型;然后,根据实时性需求构建带宽分配的约束条件,采用启发式方法,实施带宽分配的优化;最后,通过案例,验证带宽分配在不同链路负载率和流量占比下的变化趋势。实验结果表明,采用基于信用量的流量整形机制,当案例中A类型流量的带宽分配占比为70%时,可获得最佳带宽匹配效果,实现网络中所有流量端到端延迟和最小的流量传输。 展开更多

关键词 时间敏感网络 带宽分配 网络演算 启发式算法 性能评估

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时间敏感网络流量调度算法研究综述

15

作者 王新蕾 周敏 张涛 《电讯技术》 北大核心 2023年第11期1830-1838,共9页

时间敏感网络(Time-sensitive Networking,TSN)是一种新型确定性网络,具有低时延、低抖动等特点,能够满足现代网络传输控制的要求。流量调度是TSN标准中关键技术之一,用于确保流量传输的服务质量。首先对时间敏感网络的发展背景、重要... 时间敏感网络(Time-sensitive Networking,TSN)是一种新型确定性网络,具有低时延、低抖动等特点,能够满足现代网络传输控制的要求。流量调度是TSN标准中关键技术之一,用于确保流量传输的服务质量。首先对时间敏感网络的发展背景、重要机制、应用场景进行阐述,着重研究5种时间敏感网络流量调度机制,包括基于时间的整形机制、基于信用值的整形机制、循环队列转发机制、帧抢占机制以及异步流量整形机制;然后,分析了流量调度算法的研究现状,归纳和总结了时间触发(Time-triggered,TT)流和事件触发(Event-triggered,ET)流的调度算法,分析了目前流量调度算法存在的问题;最后,指出了TSN流量调度算法的发展方向和趋势。 展开更多

关键词 时间敏感网络(tsn) 流量调度算法 时间触发 事件触发

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OpenEmulator:一种面向TSN芯片验证的联合仿真平台

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作者 汪铮 黄容 +2 位作者 吴茂文 孙寅涵 孙志刚 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2023年第3期411-419,共9页

硬件仿真器是加快时间敏感网络TSN芯片验证的重要手段。由于TSN芯片复杂性远低于SoC芯片,基于CPU的硬件仿真器可满足TSN芯片验证的需求。为满足TSN芯片设计需求,设计实现了一个面向TSN芯片验证的硬件仿真器OpenEmulator。针对TSN系统仿... 硬件仿真器是加快时间敏感网络TSN芯片验证的重要手段。由于TSN芯片复杂性远低于SoC芯片,基于CPU的硬件仿真器可满足TSN芯片验证的需求。为满足TSN芯片设计需求,设计实现了一个面向TSN芯片验证的硬件仿真器OpenEmulator。针对TSN系统仿真的特点,提出了一种应用于OpenEmulator的时间同步互锁机制,实现了运行芯片HDL设计代码的硬件仿真域与运行真实TSN软件的物理域之间的精确时间同步。OpenEmulator已经在OpenTSN芯片设计中得到应用,基于普通PC机,可在20 min内仿真包含6个节点的TSN网络初始化和首次时间同步功能,大大提升了TSN芯片仿真验证的效率。目前OpenEmulator已经开源并集成到最新发布的OpenTSN开源项目3.4版本中。 展开更多

关键词 时间敏感网络 芯片验证 联合仿真 时间同步 时间互锁

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基于网络演算的时间敏感网络时延上界分析模型研究

17

作者 胡文学 孙雷 +2 位作者 王健全 朱渊 毕紫航 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2297-2310,共14页

时间敏感网络(Time-sensitive networking,TSN)作为一种新兴工业通信技术,能够为工业控制业务提供高可靠及确定性时延保障.针对时间敏感网络在工业场景中广泛采用的时间感知整形(Time-aware shaper,TAS)机制,提出一种基于网络演算的时... 时间敏感网络(Time-sensitive networking,TSN)作为一种新兴工业通信技术,能够为工业控制业务提供高可靠及确定性时延保障.针对时间敏感网络在工业场景中广泛采用的时间感知整形(Time-aware shaper,TAS)机制,提出一种基于网络演算的时延上界分析模型,对多节点组网下端到端时延上界进行定量分析,用以评估门控(Gate control list,GCL)设置是否满足业务服务质量(Quality of service,QoS)需求,有助于简化多节点组网场景下门控设置复杂度.模型仿真部分对影响端到端时延的主要因素进行了对比分析,并通过OMNeT++实时仿真验证了所提出时延上界分析模型的有效性. 展开更多

关键词 时间敏感网络 网络演算 时延上界分析模型 门控设置

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FlexTSN:一种灵活的TSN交换实现模型

18

作者 杨翔瑞 严锦立 +4 位作者 陈波 彭锦涛 李军帅 全巍 孙志刚 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期153-163,共11页

时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)的核心是为标准以太网赋予关键流量的确定性转发服务,同时能够实现混合优先级业务流量的一体化传输,从而成为业界和学术界备受关注的新兴技术.相比于标准以太网交换,TSN交换通过引入高精度... 时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)的核心是为标准以太网赋予关键流量的确定性转发服务,同时能够实现混合优先级业务流量的一体化传输,从而成为业界和学术界备受关注的新兴技术.相比于标准以太网交换,TSN交换通过引入高精度的时间同步特性提供门控机制和时间感知的分组调度等服务,使得以太网有能力提供确定性延迟的转发服务.目前,IEEE 802.1 TSN工作组从时间同步、流管理、流控制以及可靠性等方面对TSN的设计实现提供较为完善的标准.而现有的工作难以加快TSN技术的实现和应用,其难点在于目前缺少一种面向TSN的通用交换实现模型进行快速的原型系统搭建和关键技术的验证.为此提出一种灵活的TSN交换的实现模型FlexTSN.FlexTSN基于模块化与功能松耦合的思想,将TSN交换节点解耦为通用处理模块和时间感知模块,支持TSN交换机的快速重构.此外,FlexTSN通过扩展PTP同步协议提供一种轻量级高可靠的网络管理机制用于进行细粒度集中式的状态收集和配置.然后基于该模型在可编程的FPGA平台上实现了一种支持简化的循环队列转发模型(cyclical queuing and forwarding,CQF)的TSN原型系统.通过从资源开销和服务质量等方面进行测试评估,实验结果证明FlexTSN能够实现敏捷的原型系统组网及TSN关键技术的快速验证. 展开更多

关键词 现场可编程逻辑门阵列 时间敏感网络 模型与实现 确定性转发 同步

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