TTE與TSN:不(bù)同設計哲學決定不(bù)同未來
發布時(shí)間:2019-08-29
TTE和T草站SN是目前實現确定性以太網交換的兩種主要途徑。由于TTE技術研究較早飛裡,SAE AS6802标準在IEEE 802.1 TSN工(gōng)作組成章對立之前就已經發布,因此在高端裝備(如(rú你學)航空航天、智能汽車(chē)等)研制領域,TTE成為(wèi)确定性以太網交土媽換的首選方案。随着TSN标準規範的日漸成熟完善,相關芯片、軟件和整體解決方案不媽都(bù)斷完善,能否在高端裝備制造領域中使用标準TSN技術電中取代TTE已經成為(wèi)令人關注的問題。
可自
&n雜樹bsp; 對于标準以太網,TTE綠去和TSN在時(shí)間同步、可靠性和轉發延時(sh數玩í)保證等方面都進行了增強。轉發交換的延時(shí)保證書數機制是确定性交換的核心。TTE和TSN在舞媽延時(shí)保證方面不(bù)同的實現機制,反映了TTE和TS內子N具有不(bù)同的設計哲學。而設計哲學的差異可能預示了兩種技術不道廠(bù)同的發展前景。
一、設計哲學差異
 作農; 以太網自1973年發明,是計算機網絡50年發章長展史中可與IP相媲美的最為(wèi)成功的技術之一。TTE和TSN都是架構在少是标準以太網上的确定性交換技術,但TSN必将裡來成為(wèi)根正苗紅的“以太網2.0”,而TTE隻有以太老坐網的“形”,缺少以太網的“神”,随着TSN技術的發姐業展,必将被淘汰。
 懂小;圖1是TTE實現機制(出自TTTech研究人員撰寫的論文[1]們快)和TSN802.1Qch定義的CQF機制在确定性交換實現機制方面的比較。
微輛
圖1确定性交換實現機制比較(a)TTE (b)TSN的CQF機制
銀鄉
對于TTE校舞交換機,輸入接口收到TT分組後,會(huì遠樂)查找接收調度表,對比分組接收時(shí)間是否落微師在合法的接收窗口(w)内,如(rú)果在愛玩窗口内,則會(huì)得(de)到一個分組緩沖區地址,将靜知分組寫入RAM中的緩沖區。否則丢棄分組;你黑在每個輸出接口,發送調度表中會(huì)海影配置RAM中每個分組的發送時(shí)間(T),當發送時(sh鐘到í)間到達時(shí),輸出調度器(qì)從相應的bu城下f中讀取分組發送。接收調度表和發送調度表都是風書離線計算得(de)到,分組轉發模型實際上是由接收和發送調度表控制的對RA去城M的讀寫操作。顯然,接收和發送調度表的規模以及RAM中劇體緩沖區的個數都與TT流量的特性和負載相關。
對于支持C小長QF的TSN交換機,每個交換機内部隻需兩個按照乒乓隊列Q1和Q2,時(sh離睡í)間軸被簡單的劃分為(wèi)奇數時(shí)槽S1和偶數時(shí)相師槽S2。輸入接口在奇數時(shí)槽S1接兵弟收的分組進入隊列Q1,在偶數時(shí)槽接收的分遠兒組進入隊列Q2。輸出接口調度的整型機制也十分簡單,S1時(shí)槽隻能調度生員Q2中的分組,S2時(shí)槽隻能調度Q1中的分組。顯學是然,當時(shí)槽寬度為(wèi)d時(shí),如(rú)果交要師換機保證S1時(shí)槽接收的分組(進入Q農子1)在下一個S2時(shí)槽發送,而S2時(s離水hí)槽接收的分組(進入Q2)在下一個S1自還時(shí)槽發送,那麼分組在交換機中延時(shí)上界為(wèi秒慢)2d,下界為(wèi)0。分組在經過K個這樣的交換機時(shí),延時(sh電媽í)的上限為(wèi)(K+1) *d,下限為(線機wèi)(K-1) *d。
上述分文土析可知,TTE和TSN在實現上有一些明顯差異,如(rú)下表問爸所示。
&nb外線sp;上述對比可見,TTE在設計時(shí)做外并沒有利用到作為(wèi)網絡分組交換基礎會購的排隊論,沒有用隊列對應用相關信息進行分類聚討來合,因此實現複雜度較高。或者說(shuō),TTE隻用到了IEE制白E 802.3以太網的MAC層規範,而與IEEE 802.1定義的網橋實現機制用藍無關。因此TTE交換機設計沒有相應的規範可借鑒(這也是多數人認體城為(wèi)TTE是TTTech“私有技術”的原因)。
林新
 間土;與TTE不(bù)同,TSN交換的核心機制對答本身就是IEEE 802.1工(gōng)作組制定的,是對802.1Q西長網橋協議的擴充和增強。TSN更加強調針對不(bù)同TSN應用場景對輸飛服出調度整型機制的擴充。因此TSN在轉發交換方面的所有工(gōng姐我)作都考慮與現有的以太網交換前向兼容,可看作“以太網2.0玩雨”。
從另一個空長角度看,TTE是從分布式系統設計角度提出的,而TSN是從網絡角度提出的兩種不(得她bù)同的解決方案。一旦技術落地需要在交換芯片場家中實現,毫無疑問後者更具有優勢。
二、發展前景預測
花鐘 我們(m是來en)認為(wèi),未來5-10年TSN将會(huì)取代TTE,成冷城為(wèi)高端裝備制造領域主流的交換網絡方案。慢生主要原因如(rú)下。
&nb雪厭sp; 一是與TSN相比,TTE的優勢在于時(s唱樹hí)間同步。與IEEE 1588定義的PTP協議不(bù)同,TTE的間日時(shí)間同步不(bù)需要單一的主時(我是shí)鐘(zhōng)源(GrandMaster),是一種全話商分布的高可靠時(shí)間同步機制,支持多種故障模型。然而時(shí)間間不同步機制在交換實現中相對獨立。既然當前TS慢南N可以針對不(bù)同場景定義了不(bù)同的輸出機制(基于信用/又購時(shí)間感知/異步等),TSN也可以擴充支持多種時(他靜shí)間同步機制,如(rú)需要外部時(shí)鐘(zhōng)源計煙的時(shí)間同步機制(IEEE 1588)不如務(bù)需要外部時(shí)鐘(zhōng)源的内部同步機制機湖(AS6802);
 做書; 二是TSN交換實現機制前向兼容目前标準以太網的交換機制。在現有以太網交但匠換芯片絕大(dà)多數邏輯保持不(bù)變情況下,隻需增加時(個房shí)間同步和輸出接口整型邏輯即可支持TSN交換,因此容易被工(gō到少ng)業界接收;
&nb我票sp; 此外,除了高端裝備制造領域外,TSN還會(huì)在工站樂(gōng)業互聯網、5G前傳網絡中得(d身資e)到應用。特别是TSN将作為(wèi)工(gōng)業互聯網基火友礎設施重要組成部分被大(dà)力推廣,IEC/IEEE也正在聯合定義工(gōn我錯g)業智能制造中TSN的應用場景。未來市場更大(dà),熟悉TSN的人才友遠更多将是促進TSN技術發展的最根本的推動見匠力。
參考文獻:
姐了[1]Domi¸tian T˘amas¸秒爸–Selicean,Paul Pop,WilfriedStein林喝er. Synthesis of Communica答道tion Schedules for TTEthernet-BasedMixe不森d-Criticality Systems. CODES雨姐+ISSS’12, October 7–12, 2012, Tampe姐時re, Finland.