TSN技術白皮書Copyright◎2025新華三技術有限公司版權所有，保留一切權利。非經本公司書面許可，任何單位和個人不得擅自摘抄、復制本文檔內容的部分或全部，并不得以任何形式傳播。除新華三技術有限公司的商標外，本手冊中出現的其它公司的商標、產品標識及商品名稱，由各自權利人擁有。本文中的內容為通用性技術信息，某些信息可能不適用于您所購買的產品。1概述 11.1產生背景 1 11.3技術優勢 2 31.4.1TSN技術全景 31.4.2H3C支持的TSN技術 32時間同步技術 42.1概念介紹 42.1.1頻率同步 42.1.2相位同步 42.2技術對比 52.2.1時間同步方案 52.2.2PTP協議對比 52.2.3H3C時間同步方案 62.3PTP(IEEE802.1AS)相位同步運行機制 62.3.1頻率同步 62.3.2相位同步 72.4SyncE頻率同步運行機制 82.4.1時鐘源類型 82.4.2時鐘源選擇 82.4.3頻率同步 3流量調度與整形技術 3.1單個流過濾和管理技術(IEEE802.1Qci) 3.1.1應用場景 3.1.2基本概念 3.1.3原理機制 3.2時間感知整形技術(IEEE802.1Qbv) i新華三資料速遞新華三資料速遞3.2.1簡介 3.2.2應用場景 3.2.3基本概念 3.2.4運行機制 213.3幀搶占技術(IEEE802.1Qbu) 233.3.1IEEE802.1Qbu簡介 233.3.2技術價值 233.3.3應用場景 3.3.4技術原理 234可靠性技術(IEEE802.1CB) 24 244.1.2技術優勢 244.1.3應用場景 244.1.4技術原理 255系統配置技術(IEEE802.1Qcc) 5.1概念介紹 265.2配置模型 265.2.1純分布式配置模型 265.2.2集中式網絡/分布式用戶配置模型 5.2.3純集中式配置模型 275.3運行機制 285.3.2網絡資源管理 295.3.3拓撲管理 325.3.4全局流管理 325.3.5路徑計算 335.3.6流量調度 346典型組網應用 356.1SDN+TSN工業互聯網典型組網 357參考文獻 36在工業4.0時代，IT(InternetTechnology,互聯網技術)與OT(OperationalTechnology,運營技術)的融合使制造業充分發揮數字化變革帶來的優勢。通過連通生產設備、生產車間、企業管理等各層級的應用及對邊緣計算服務的部署，可以實現數據的采集、傳輸、可視化和分析，從而實現智能制造。但是在實際推動工業物聯網和工業4.0的過程中，IT與OT的融合存在著諸多的障礙，總線(如Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT、Powerlin問題。總線的復雜性不僅給OT端帶來了障礙，也給IT端信息采集與指令下行帶來了障礙。這使得IT應用無法實現基本的應用數據標準，例如大數據分析、訂單排產、能源優化等應用。這對于依靠規模效應來運營的IT而言就缺乏經濟性，因此，長期以來，IT與OT融合技術雖然受到大家關注，卻很少有公司能夠在這一領域獲得較大的成長。IT與OT數據需求不同導致需要不同的網絡傳輸機制來傳輸數據。對于OT而言，其控制任務是周期性的，因此需要采用周期性網絡傳輸機制。OT的控制任務多數采用輪詢機制，即主站對從站分配時間片的模式。而IT網絡則廣泛使用標準IEEE802.3網絡，采用CSMA/CD的沖實時性的差異由于實時性的需求不同，也使得IT與OT網絡有差異，對于微秒級或毫秒級的運動控制任務在這樣的背景下，TSN(TimeSensitiveNetwork,時間敏感網絡)技術應運而生。TSN是一項從音視頻領域延伸至工業、汽車、移動通信領域的技術，最初來源于音視頻領域的應用需求，被稱為AVB(AudioVideoBridging,音頻視頻橋接),用于解決音視頻網絡的高帶寬、高實時性、高傳輸質量需求。實時同步傳輸的問題，同時又可以100%向后兼容傳統以太網。后來汽車行業將其應用于未來的輔助駕駛(ADAS),并開發了IEEE802.1AVB。2012年，AVB任務組更名為TSN任務組，即現在我們所說的TSN,旨在將TSN技術應用到工業自動化領域、車載領域和移動通信等領域。1新華三資料速遞TSN技術在制造業得以應用，是因為TSN技術具有如下優勢：·通過單一網絡來解決復雜性問題，與OPCUA(OPCUnifiedArchitecture,OPC統一架構)融合實現整體的IT與OT的融合。借助TSN技術的優勢，我們將TSN網絡交換機(即支持TSN技術的交換機)部署到工業互聯網網絡環境，實現智能制造、5G融合、無人駕駛等應用。應用(IEEE802.1AS的修訂版本)2新華三資料速遞1.4.1TSN技術全景Time-SensitiveApplic時間敏感應用的定時和同步時間同步EnhancementsforScheduledTr幀搶占CyclicQueuingandForwPer-StreamFilteringandPol流量預留和流量控制ForwardingandQueuingEnhanceforTime-SensitiveS流量預留和流量控制PathControlandReserv路徑控制與預留FrameReplicationand網絡應用和配置網絡配置和管理網絡配置和管理3新華三資料速遞新華三資料速遞血血曲時間同步一般分為頻率同步和相位同步。不同的組網環境，需要不同的同步方式。頻率同步也稱為時鐘同步。頻率同步指兩個信號的變化頻率相同或保持固定的比例，信號之間保持恒定的相位差。如圖4所示，兩個表的時間不一樣，但是保持一個恒定的差(6小時)。2.1.2相位同步相位同步是指信號之間的頻率和相位都保持一致，即信號之間相位差恒定為零。如圖5所示，兩個表每時每刻的時間都保持一致。相位同步的前提是頻率同步，所以相位同步也稱為時間同步。4新華三資料速遞圖5相位同步2.2.1時間同步方案H3C支持多種時間同步方案，不同方案之間的對比如下：說明<100納秒通過電磁波攜帶頻率和相位信息，實現時間同步。目BDS同步網絡正在建設中，預計2035年可實現“全覆蓋、可替代”不支持時間同步高精度的時間同步。隨著軟硬件技術的進步，PTP的精度2.2.2PTP協議對比IEEE1588是PTP的基礎協議，它規定了網絡中用于高精度時鐘同步的原理和報文交互處理規范，最初應用于工業自動化，現在主要用于橋接局域網。因此，PTP也稱為IEEE1588,簡稱5新華三資料速遞1588分為1588v1和1588v2兩個版本，1588v1只能達到亞毫秒級的時間同步精度，而1588v2可達到亞微秒級同步精度，可同時實現相位同步和頻率同步。當前，1588v2比1588v1應用更廣泛。基于IEEE1588,PTP又衍生了IEEE802.1AS等協議。不同PTP協議標準使用場景不同，實現的功能有差異，但原理基本相同。表3PTP協議對比制要求，可根據不同的應用環境靈活擴展●使用BMC(BestMasterClock,最佳主時鐘)算法計算主從關系·鏈路延時測量機制支持端延時機制和請求應答機制對1588v2在橋接局域網中的實現進行了細化，支持點對點全雙工以太網鏈路、·鏈路延時測量機制只支持端延時機制，較1588v2中Pdelay_Req報文和Sync報文發送的周期更時和主從的時間偏差計算得更快，時間同步更穩定時間同步是TSN網絡實現確定性通信的基礎。時間同步為TSN網絡中各個節點參與流量調度提供了時間基準。H3C為用戶提供“SyncE頻率同步+PTP相位同步”的綜合方案來實現高精度(納秒級)的時間同步。該方案的優勢在于：·精度更高：通過SyncE實現頻率同步，精度比PTP頻率同步精度更高，使得整個方案的時間同步精度可達到納秒級別。理論上能夠保證時間同步誤差在1μs以內，H3C當前可以做到30ns。oSyncE和PTP都具有頻率同步能力，設備優先使用SyncE進行頻率同步，如果SyncE時鐘源故障或者鏈路故障，導致頻率同步信號丟失，設備會啟用PTP頻率同步。oSyncE和PTP可以共用時鐘源，也可以分別使用獨立的時鐘源。當PTP功能故障導致PTP時間信號丟失時，SyncE仍能工作，各設備仍能保持頻率同步，各設備的時間偏差仍能控制在可接受的范圍內。2.3PTP(IEEE802.1AS)在基于BMC算法確認了最優時鐘以及時鐘節點之間的主從關系之后，主時鐘和從時鐘之間交換Sync報文來實現頻率同步。主時鐘周期性地向從時鐘發送Sync報文，如果不考慮鏈路延時的變化，6且從時鐘的頻率和主時鐘是同步的，那么在相同的時間間隔內，主時鐘和從時鐘累計的時間偏差應·T(n+1)-Tn>T(n+1)'-Tn',說明從時鐘的時間比主時鐘慢，頻率比主時鐘快，則需要調慢·T(n+1)-Tn<T(n+1)'-Tn',說明從時鐘的時間比主時鐘快，頻率比主時鐘慢，則需要調快頻率比計算公式為：(T(n+1)-Tn)/(T(n+1)'-Tn')。從時鐘根據計算出來的頻率比調整本機時鐘芯片的頻率。2.3.2相位同步確認了最優時鐘以及時鐘節點之間的主從關系之后，主、從時鐘之間還會開始相位同步。主、從時鐘間周期交互PTP報文，從時鐘通過時間戳計算和主時鐘的當前時間偏差。從時鐘根據時間偏差調整本地時間，使得本地時間和主時鐘時間保持一致，也稱為時間同步。從時鐘本地準確時間=從時鐘本地當前時間一時間偏差。如圖7所示，粗略地計算，時間偏差=Tn-Tn'。但實際上，(Tn-Tn')中包含了報文在鏈路中的傳輸延時，為了提高時間同步的精度，時間偏差的測量和計算過程包括以下兩個階段：(1)鏈路延時測量階段：該階段用于確定主時鐘與從時鐘之間報文傳輸的延時。主、從時鐘之間交互同步報文并記錄報文的收發時間，通過計算報文往返的時間差來計總鏈路延時。如果兩個方向的鏈路延時相同(也稱為網絡對稱),則往返總鏈路延時的一半就是單向鏈路延時(meanPathDelay)。如果網絡延時不對稱且通過其他方式獲知了報文發送方向和接收方向的鏈路延遲之差，可以通過配置非對稱延遲來校正鏈路延行時間同步。(2)時間偏差測量階段：該階段用于測量主時鐘與從時鐘之間的時間偏差。主時鐘按周期向從時鐘發送Sync報文，并記錄它的發送時間Tn'。從時鐘接收到Sync報文時立刻把當前時刻Tn記下，于是得到主從時鐘的“時間偏差=(Tn-Tn'7新華三資料速遞圖7相位同步階段示意圖測量階段L時間偏差.Tn'-測量階段鏈路延時2.4SyncE頻率同步運行機制為設備提供時鐘信號的設備叫做時鐘源。根據時鐘信號的來源不同，Syn·BITS(BuildingIntegratedTimingSupplySystem,通信樓綜合定時供給系統)時鐘源：時鐘信號由專門的BITS時鐘設備產生。設備通過專用接口(BITS接口)收發BITS時鐘信號。·線路時鐘源：由上游設備提供的、本設備的時鐘監控模塊從以太線路碼流中提取的時鐘信號，即開啟SyncE功能的接口傳遞的時鐘信號。線路時鐘源精度比BITS時鐘源低。·PTP時鐘源：本設備從PTP協議報文中提取的時鐘信號。PTP協議時鐘源的精度比BITS時鐘源低。·本地時鐘源：本設備內部的晶體震蕩器產生的38.88MHz時鐘信號，通常本地時鐘源精度最低。2.4.2時鐘源選擇當設備連接了多種時鐘源，有多路時鐘信號輸入設備時，可以通過手動模式或自動模式選擇一路優先級最高的時鐘信號作為最優時鐘(也稱為參考源)。鐘源的時鐘信號，而是使用設備上存儲的已丟失的最優時鐘的時鐘參數繼續運行。·自動模式：系統自動選擇最優時鐘(也稱為自動選源)。如果最優時鐘的同步信號丟失，設備會自動選擇新的最優時鐘，并和新的最優時鐘保持同步。1.自動選源參考因素影響設備自動選擇最優時鐘的參考因素包括SSM(SynchronizationStatusMessage,同步狀態信息)級別和優先級。8新華三資料速遞2.SSM級別SSM是ITU-TG.781在SDH(SynchronousDigitalHierarchy,同步數字系列)網絡中定義的標識時鐘源質量等級(QL,QualityLevel)的一組狀態信息。SyncE也使用SSM級別來表示時鐘源的好壞，并把SSM級別稱為QL級別，本文中統稱為SSM級別。3.優先級時鐘源的優先級是用戶在設備上為每個時鐘源指定的一種屬性。用戶通過命令行為BITS、PTP和線路時鐘源配置優先級，該優先級本地有效，不會傳遞給鄰居設備。缺省情況下，時鐘源的優先級為255,不能參與最優時鐘的選舉。如果要使該時鐘源參與最優時鐘的選舉，則需要為其指定優先級。時鐘源的優先級值越小，則表示該時鐘源的優先級越高。設備支持的各種類型的時鐘源中，本地時鐘的優先級最低且不支持配置。(1)SSM級別最高的時鐘源優先當選為最優時鐘。(2)如果用戶配置了SSM級別不參與自動選源，或者SSM級別相同，則按照時鐘源的優先級進行選擇，優先級值最小的時鐘源優先被選中。(3)如果時鐘源的優先級相同，則按照時鐘源類型進行選擇，優先選用BITS時鐘源，其次選用線路時鐘源，然后選用PTP時鐘源。(4)如果時鐘源的類型也相同，繼續比較時鐘信號入接口的編號，編號最小的時鐘源優先被選中。(5)當BITS時鐘源、線路時鐘源、PTP時鐘源均不可用時，使用本地時鐘源。選舉出最優時鐘后，設備會通過ESMC報文將最優時鐘的SSM級別傳遞給下游設備，進一步影響下游設備最優時鐘的選擇。如果某接口收到的時鐘信號當選為最優時鐘，而該接口在5秒鐘內未收到ESMC信息報文，設備會認為最優時鐘丟失或不可用，將自動按照上述原則重新選擇最優時鐘。當原最優時鐘源恢復時，系統自動立即切換回原最優時鐘。9新華三資料速遞是高高高小2.4.3頻率同步發送端攜帶并傳遞同步信息：新華三資料速遞(1)因為外接時鐘源1的SSM級別最高，Device1選擇外接時鐘源1作為最優時鐘。(2)Device1提取外接時鐘源1發送的時鐘信號，并將時鐘信號注入以太網接口卡的PHY芯片中。(3)PHY芯片將這個高精度的時鐘信息添加在以太網線路的串行碼流里發送出去，向下游設備Device2傳遞時鐘信息。2.接收方向同步機制接收方向提取并同步時鐘信息：(1)Device2的以太網接口卡PHY芯片從以太網線路收到的串行碼流里提取發送端的時鐘信息，(2)時鐘扣板將接口接收的線路時鐘信號、外接時鐘源2輸入的時鐘信號、本地晶振產生的時鐘信號進行比較，根據自動選源算法選舉出線路時鐘信號作為最優時鐘，并(3)PLL跟蹤時鐘參考源后，同步本地系統時鐘，并將本地系統時鐘注入以太網接口卡PHY芯片往下游繼續發送，同時將本地系統時鐘輸出給本設備的業務模塊使用。同步時鐘業務模塊802.1Qci(Per-StreamFilteringandPolicing,單個流過濾和管理)協議屬于TSN協議族中轉發和許流通過);對于異常流(通常為速率異常、幀大小異常等),可進行整形限速或丟棄，以免異常流影響正常流，影響TSN網絡的業務運行。新華三資料速遞3.1.1應用場景監控網點監控網點分支機構AFlow1的攻擊報文分支機構B控制中心3.1.2基本概念在工業自動化環境中，業務流量的速率是固定的。如果實際收到的業務流量超出了這個速率范圍，正常轉發；當業務流速率超出配置的范圍時，Meter提供流量監管和阻斷兩種控制方式。·流量監管(限速):Meter使用令牌桶技術將TSN流的速率限制在約定的范圍之內，范圍內的報文正常處理，范圍外的報文丟棄，避免影響其它業務流。·阻斷：一旦Meter發現業務流速率超出配置的范圍，直接丟棄該異常流。直到異常流故障排除，管理員手手動恢復異常監控功能。阻斷控制比限速控制更直接更安全，它能隔絕異常流量，最大程度地保障數據的完整性和可靠性，4.流過濾器(Filter)流過濾器中綁定TSN流、流門控和Meter,可以實現將指定的TSN流經過指定的流門控，流門控允許通過的TSN流再進入指定的Metrer進行整形，然后查表轉發。用戶可以配置多個流過濾器來匹配不同的業務流。5.802.1Qci控制鏈表802.1Qci控制鏈表用于實現流門控的調度以及報文的轉發。它將網絡帶寬按時間分片，在某一時間分片，讓關鍵業務通過，非關鍵業務不允許通過，從而使得鏈路可以全速發送關鍵業務，確保關鍵業務的發送時延和時延抖動最小。控制鏈表由一系列連續的節點組成。每個節點控制著流門控的狀態是打開還是關閉，以及狀態持續的時間，還可以為通過流門控的流指定出隊列。802.1Qci控制鏈表中最多包含n個節點(n的取值與設備的型號有關，請以設備的實際情況為準)。節點是一個邏輯概念，每個節點定義了三個屬性，通過這三個屬性完成一次節點的執行操作：·節點編號：控制鏈表中最多可以定義n個節點，節點對應的編號為1~n。802.1Qci按照節點編號從小到大的順序依次調度。·流門控的開關狀態：流門控包括打開和關閉兩種狀閉時，不允許報文通過。節點，切換到下一個節點中的流門控開關狀態。流，且合理利用設備資源，可以設計一個控制鏈表。如圖12所示，節點1和3,流門控狀態為開，允許TSN流通過，持續時間為t1、t3;節點2和4,流門控狀態為關，不允許TSN流通過(可以將鏈路帶寬讓渡給其它業務流),持續時間為t2和t4;因為業務流有周期性，所以，控制鏈表也按新華三資料速遞圖11TSN流示意圖圖12802.1Qci控制鏈表示意圖1410106.流門控循環時間(Cycletime)802.1Qci周期執行控制鏈表，循環時間是系統執行一次控制鏈表的時長。802.1Qci開始執行第一個節點時，開始計時，按順序執行控制鏈表。當循環時間到達，會自動重新從第一個節點開始執行·如果循環時間小于控制鏈表中所有節點的“開關狀態持續的時長”之和，會導致部分節點(例如節點5)始終無法執行，如圖13所示。新華三資料速遞圖13循環時間設置過小示意圖10101No.23415●表示用戶自定義的節點·如果循環時間大于控制鏈表中所有節點的“開關狀態持續的時長”之和，多余的時間t內會自動執行流門控的缺省開關狀態，如圖14所示。(流門控的缺省開關狀態可通過命令行配置，缺省值為1,即允許報文通過)圖14循環時間設置過小示意圖O表示用戶自定義的節點7.流門控基準時間(Basetime)流門控基準時間是流門控按照調度算法對TSN流開始調度的時間。基準時間用來計算設備何時執行調度算法。例如，用戶計劃在2020年3月18日12:00:00開始執行802.1Qbv調度算法，需要先計算這個時間和1970年1月1日00:00:00的時間差，并換算成PTP時間格式(秒加納秒的形式),用換算出的秒和納秒進行配置。3.1.3原理機制給轉發模塊處理。…Priority3…Priority*3.1.4IEEE802.1Qci流量整形和QoS技術比較表4IEEE802.1Qci流量整形和QoS技術比較時間敏感網絡(TSN),如工業自動化、汽車網絡等境目標基于流類別或優先級隊列，使用令牌桶、需要配置流分類、流行為，最后應用QoS策略，配置相對復雜依賴于多種協議和標準，如DiffServ、IntServ等的傳輸提供基本的延遲和抖動控制數據調度是TSN網絡實現確定性通信的核心。在TSN網絡中不僅要保證時間敏感流的到達，同時還要保證時間敏感流的低延時傳輸。通過優化控制設備對于時間敏感流、非時間敏感流以及不同時間敏感流之間的調度順序來保證不同數據流的時間要求，這一過程稱之為流量整形。TSN網絡中的數據調度就是流量整形的過程。H3C按照標準的IEEE802.1Qbv協議，通過TAS(TimeAwareShaper,時間感知整形器)來實現TSN交換機對流量整形的過程。3.2.2應用場景Endpoint1發出的指令需要穿越以太網到達Endpoint2;同時Endpoint3和Endpoint4之間正在舉行重要的視頻會議，雙向視頻流均對網絡時延和時延抖動的要求都很高。以太網具有時延不確定性甚至擁塞丟包的風險，通過在Device1、Device2、Device3和D署802.1Qbv功能，能夠使得關鍵業務流從發送者到達接收者時，時延控制在微秒級別內，為網絡上點對點之間實時性傳輸提供重要保證。新華三資料速遞圖16802.1Qbv應用場景示意圖監控網點監控網點單向關鍵業務流控制中心分支機構A分支機構B●配置802.Qbv功能的接口雙向關鍵業務流3.2.3基本概念1.轉發隊列為了避免網絡擁塞導致的報文丟失，接口板的交換芯片使用轉發隊列來發送報文。每個接口有8個轉發隊列，隊列編號從0~7。當接口需要發送報文時，先根據一定的規則讓報文進入對應的隊列，對于同一隊列中的報文，先進入的報文優先轉發。TSN流是TSN網絡中需要實現確定性傳輸的關鍵業務流量。接口收到報文后，根據流特征來判斷該流量是否為TSN流，流特征參數包括報文的源MAC地址、目的MAC地址、VLANID等。接口上指定的流特征參數越多，匹配越精準。TSN流基于門控列表實現接口轉發隊列的調度以及報文的轉發。門控列表中包含多個門操作。一個門操作包含了三個屬性，通過這三個屬性定義一次門操作：·門操作編號：門操作對應的編號為1~N。802.1Qbv按照門操作編號從小到大的順序依次調度。新華三資料速遞新華三資料速遞H3CIE4320-10S/IE4320-10S-UPWRTSN交換機最多支持16個門操作，設備支持的門操作數量與設備的實際型號有關。·門狀態：如圖17所示，接口轉發隊列的門狀態用一個8比特的二進制字符串(XXXXXXXX)表示，按照從右到左的順序，右邊第一位表示隊列0的開關狀態，右邊第二位表示隊列1的開關狀態，以此類推。當某個比特位取值為0時，表示關，即不允許發送該隊列中的報文；當某個比特位取值為1時，表示開，即允許發送該隊列中的報文。圖17門狀態示意圖0:表示關閉，不允許該隊列發送報文1:表示開啟，允許該隊列發送報文·門狀態持續的時長：一次門操作中門狀態持續的時間，當該時間到作。如圖18所示，用戶自定義了門操作編號為2、4、5的隊列門狀態和門狀態持續的時長，對于門操作編號1~5號中用戶未定義的門操作1和3系統會使用缺省的隊列門狀態和缺省的門狀態持續時長。1254.保護帶(Guardband)保護帶用于確保設備在進行802.1Qbv轉發隊列調度時，能完整轉發當前正在發送的數據幀。例如當接口正在轉發802.1Qbv特征流，某個數據幀被發送了一半，轉發隊列門狀態持續的時長到達，·如果802.1Qbv保護帶功能處于關閉狀態，則802.1Qbv會立即執行下一個門操作，當前正在發送的數據幀內容被截斷，剩余的內容可能被丟棄，或者需要等到下·如果802.1Qbv保護帶功能處于開啟狀態，則802.1Qbv會將這個數據幀的剩余部分發送完畢后，再執行下一個門操作。設備在出廠時已經為每個接口定義了缺省的保護帶時長，不支持通過命令行配置。802.1Qbv周期執行門控列表，循環時間是系統執行一次門控列表的時長。接口從執行第一個802.1Qbv門操作時開始計時，并按照門操作編號從小到大的順序依次執行所有門操作。當循環時間到達，會自動重新從第一個門操作開始執行門控列表。如圖19所示，門控列表中所有門操作執行一輪所需的時間(T)=t+Guardband+t1+Guardband+t+Guardband+t2+Guardband+t3,循環時間的確定和“開關狀態持續的時長”、“保護帶”有關系。若要保證接口能夠按照門控列表發送完所有隊列的報文，則要求T小于等于Cycletime,圖19循環時間、門狀態持續的時長和保護帶關系示意圖1t2t3t345●表示采用缺省值的門操作●表示用戶自定義的門操作新華三資料速遞基準時間是接口開始執行802.1Qbv轉發隊列調度策略的時間，用來計算設備何時執行調度算法。例如用戶計劃在2021年3月18日12:00:00開始執行802.1Qbv調度算法，則需要先計算這個時間和基礎時間1970年1月1日00:00:00的時間差，并換算成PTP時間格式(秒加納秒的形式),用換算出的秒和納秒進行基準時間配置。3.2.4運行機制如圖20所示，數據流進入TSN交換機后，設備根據流特征將時問敏感流、非時問敏感流映射到不同接口的隊列中，然后通過TAS控制隊列中的數據流。在TAS中引入了一個傳輸門的概念，這個定義。802.1Qbv功能周期執行門控列表，對隊列中報文的轉發進行調度，能夠保障那些對傳輸時間要求嚴格的隊列的帶寬和時延。圖20802.1Qbv原理示意圖介仄介仄輸入交換模塊出方向轉發隊列傳輸門全局時間同步門控列表在整網時間同步的前提下，網絡的流量轉發可以做到可編程化和智能化。首先，由控制器收集關鍵流量的流量特征，結合網絡拓撲，計算出整網流量的最優調度表。然后，控制器將最優調度表下發到TSN交換機，使得關鍵流量能夠得到充足的帶寬和最小的時延。802.1Qbv的整個數據調度的過程分為如下三部分：(3)基于門控列表的數據調度2.流特征映射入隊列流特征是802.1Qbv用于區分關鍵業務流量的依據。802.1Qbv支持使用報文中的源MAC地址、目的MAC地址、CoS值和VLANID來匹配關鍵業務報文。指定的參數越多，匹配越精準。數據流進入TSN交換機后，設備根據流特征將TSN流、非TSN流映射到不同接口的隊列中，然后通過TAS控制隊列中的數據流。3.配置門控列表如圖21所示，每個接口上有一張門控列表，一張門控列表控制8個轉發隊列。門控列表是門操作的有序集合，每個門操作對應一個接口上八個轉發隊列的門狀態和門狀態持續時間。配置門控列表NetworkConfiguration,集中式網絡配置)對門控列表進行編排。門控列表隊列1門控列表隊列1門操作編號門狀態123………H3CIE4320-10S/IE4320-10S-UPWRTSN交換機支持接口出方向上8個隊列的TAS,一個調度周期內最多支持16個門操作，每個門操作的門狀態持續時長最小為8ns,最多為256us。4.基于門控列表的數據調度802.1Qbv周期性地執行門控列表，按照門控列表中門操作編號從小到大的順序依次執行門操作，完成對接口隊列中的數據流進行調度，實現TSN流的低延時傳輸。新華三資料速遞IEEE802.1Qbu標準引入了幀搶占機制，以解決在802.1Qbv中可能出現的優先級倒置問題。該機制允許在標準以太網傳輸過程中中斷低優先級幀的傳輸，以便高優先級幀能夠及時通過。完成高優先級幀的傳輸后，系統會恢復中斷的低優先級幀。此方法為高優先級流量提供了必要的帶寬和時延3.3.2技術價值在傳統網絡中，低優先級流量常導致關鍵任務流量的延遲。通過幀搶占機制，IEEE802.1Qbu顯著提高了高優先級流量在網絡中的響應速度。3.3.3應用場景●工業控制系統：適用于需要高敏捷性的自動化工廠，保障控制指令的及時傳輸。自動駕駛車輛：支持關鍵決策數據的快速傳輸，確保實時性和安全性。IEEE802.1Qbu通過幀搶占機制，使高時間敏感性的數據流在網絡擁堵時仍能穩定、快速地傳輸。實現該標準需要結合硬件支持和精準的網絡配置，以達成TSN的低延遲、高可靠性目標。這項技術進步顯著提升了在多種關鍵應用場景中的網絡性能。3.3.4技術原理IEEE802.1Qbu引入了幀搶占的概念，使得傳輸中的低優先級數據幀可以被高優先級幀中斷，從而為時間敏感性數據流提供低延遲的網絡傳輸通道。幀搶占允許交換機在接收到高優先級幀時中斷正在傳輸的低優先級幀；被中斷的幀可以在高優先級幀傳輸完成后繼續傳輸。這保證了關鍵流量可以迅速通過，而非等待當前正在傳輸的低優先級幀結幀搶占實現流程如圖22所示：(1)當高優先級的時間敏感幀抵達網絡節點時，節點檢測到當前的傳輸內容并決定是否需要中斷。(2)若此時正在傳輸的是低優先級幀，該幀將被劃分成較小的可中斷的段。(3)高優先級幀插入傳輸隊列，優先傳輸完畢后，低優先級幀繼續其剩余的傳輸段。新華三資料速遞新華三資料速遞圖22802.Qbu原理示意圖高貨先級的減小的延遲應用802.1Qbu后出隊列應用802.1Qbu后，出隊列在發送低優先級幀時，有高優先級的幀到達隊列，則先發送高優未應用802.1Qbu,如果出隊列在發送低優先級幀時，有高優先級的幀到達隊列，也需要等待敏感網絡(TSN)技術框架中的另一關鍵技術。它專注于通過多路徑冗余傳輸顯著提高數據傳輸的可靠性和確定性，從而增強網絡的容錯能力，確保在發生鏈路或節點故障時，關鍵數據幀仍能被正4.1.2技術優勢·增強的容錯能力：提供自動處理傳輸路徑故障的機制，提高網絡服務連續性和穩定性。●靈活性與可擴展性：可以在多種網絡架構中實施，適應不同的規模及需求。·與其他TSN技術的綜合應用：IEEE802.1CB標準與時間同步(IEEE802.1AS)、流量調度(IEEE802.1Qbv)等相結合，提供從數據源到接收端的完整實時解決方案。工業自動化：IEEE802.1CB在工廠自動化系統中確保關鍵控制信息在故障時仍能被可靠傳輸，保汽車電子與自動駕駛：它提升汽車網絡系統的傳輸可靠性，確保傳感器數據和控制指令通過冗余路專業音視頻傳輸：在音視頻傳輸系統中，通過多路徑傳輸保證數據不丟失且延時最小化，提供更高1.概述如圖23所示，IEEE802.1CB標準的基本機制由三大部分組成：幀復制、路徑多樣性和幀消除，這些技術共同作用于網絡，確保高可靠性的數據傳輸。圖23802.1CB原理圖幀復制幀復制復制幀消除原始業務幀網絡傳輸過程中丟失的幀2.幀復制(FrameReplication)功能描述：當數據流進入TSN網絡時，識別并復制所有需要冗余保護的幀。實現流程：●每個數據流通過流分類器進行識別，確保處理正確的數據包。復制的幀由網絡入口生成，并在不同的路徑上發送，以防單點故障影響整體傳輸。●每個復制的幀被打上唯一標記，以便在終點進行精確消除。3.路徑多樣性功能描述：通過多條獨立且隔離的路徑傳輸復制的幀，最大化地利用網絡冗余性。實現流程：·規劃獨立路徑，使每個幀通過不同路由到達目的地，路徑的物理或邏輯隔離充當安全保障。動態路徑選擇和資源優化，確保輸送過程中延遲和抖動的最低化。●在多個路徑上并行傳輸幀以顯著降低某條路徑失效對整體網絡的影響。新華三資料速遞功能描述：在接收端或匯聚節點上消除冗余的幀，僅保留首個正確到達的幀用于應用處理。實現流程：過程。的設備。戶配置模型和純集中式配置模型。5.2.1純分布式配置模型有集中的網絡配置實體。·用戶需求收集：Bridges通過與Lis用戶需求收集，交互過程如上圖實線箭頭部分所示。上圖虛線箭頭部分所示。新華三資料速遞5.2.2集中式網絡/分布式用戶配置模型CNC使用遠程管理協議(例如SNMP、Netconf和Res窗Bridge2遠程管理遠程管理遠程管理·用戶需求收集：Bridges通過與Listeners/Talkers交互TSNUNI協議(例如SRP協議)完成5.2.3純集中式配置模型在純集中式配置模型中，CUC(CentralizedUsersConfiguration,集中式用戶配置)用于發現CNC使用遠程管理協議(例如SNMP、Netconf和Re圖26純集中式配置模型遠程管理遠程管理遠程管理遠程管理遠程管理·用戶需求收集：CNC通過與CUC交互TSNUNI協議，獲取用戶需求，交互過程如上圖實線·TSN網絡配置：CUC通過遠程管理協議發現網絡拓撲，獲取設備TSN屬性，并將計算出的門控列表統一下發到Bridges,交互過程如上圖虛線箭頭部分所示。5.3運行機制如圖27所示，H3CTSN控制器采用純集中式配置模型，支持CUC與CNC功能，以組件的形式部署