虹科干貨 | TSN標(biāo)準(zhǔn)——IEEE802.1AS-2020和IEEE802.1AS-2011有哪些不同？

虹科干貨

IEEE802.1AS-2020

—— 和IEEE802.1AS-2011有哪些不同——

“ IEEE 802.1AS 概要

IEEE 802.1工作組正在推動(dòng)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)自動(dòng)化和汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。最主要的工作就是建立一個(gè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，允許在以太網(wǎng)（IEEE STD 802.3）和WiFi（IEEESTD 802.11）網(wǎng)絡(luò)上傳輸同步后的時(shí)間。IEEE STD 802.1AS就是這樣一個(gè)TSN標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了如何傳輸時(shí)間同步信息。IEEE STD 802.1AS包括IEEESTD 1588精密時(shí)間協(xié)議（PTP）的概要。IEEE802.1工作組最近完成了IEEE STD 802.1AS-2020的工作，其中包括了同樣是最近完成的IEEE STD 1588-2019的一些特征。它們基于舊版本協(xié)議IEEE STD 802.1AS-2011和IEEE STD 1588-2008做出了重大修訂。

”

Q

IEEE 802.1AS為什么會(huì)出現(xiàn)?

在發(fā)布最早的IEEE STD 802.1AS（2011）之前，IEEESTD 1588被用于在局域網(wǎng)中傳輸精確時(shí)間。雖然IEEE STD 802.1AS是基于IEEE STD 1588，但I(xiàn)EEESTD 802.1AS的需求集中在局域網(wǎng)應(yīng)用中非常重要的兩個(gè)方面：

①適當(dāng)?shù)某杀荆?/strong>使用自由運(yùn)行時(shí)鐘將會(huì)允許使用低成本的振蕩器，這些振蕩器在工業(yè)自動(dòng)化和汽車車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中非常常見。②一致的性能：IEEE STD 802.1AS協(xié)議會(huì)驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)中（例如域）的所有設(shè)備的操作協(xié)議。例如，如果檢測到不支持IEEE STD 802.1AS協(xié)議的以太網(wǎng)交換機(jī)，則這個(gè)交換機(jī)會(huì)被排除在傳輸時(shí)間之外。這提供了一致的性能，對于許多局域網(wǎng)應(yīng)用至關(guān)重要。原始的IEEE STD 802.1AS針對即插即用的音視頻應(yīng)用程序，新的IEEE STD 802.1AS-2020保持向后兼容性。

Q

IEEE 802.1AS的應(yīng)用領(lǐng)域是什么？

由于IEEE STD 802.1AS對許多局域網(wǎng)應(yīng)用的相關(guān)性，在以下領(lǐng)域中，標(biāo)準(zhǔn)化使用IEEE STD 802.1AS的工作正在進(jìn)行： ①工業(yè)自動(dòng)化：在工業(yè)自動(dòng)化的TSN文檔IEC/IEEE60802的草案中，時(shí)間同步需要滿足IEEE STD 802.1AS。②汽車車載網(wǎng)絡(luò)：在車載以太網(wǎng)通訊的TSN文檔IEEEP802.1DG的草案中，時(shí)間同步需要滿足IEEE STD 802.1AS。③5G：為了將5G系統(tǒng)集成到工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中，3GPP組織中5G技術(shù)草案中，時(shí)間同步需要滿足IEEE STD 802.1AS。 這些應(yīng)用以前使用了許多其它標(biāo)準(zhǔn)，在最早的IEEE STD 802.1AS中的時(shí)間傳輸?shù)囊?guī)范和IEEE STD 802.1AS-2020的新特性允許這些應(yīng)用程序使用基于IEEE 802的時(shí)間同步，功能集中于單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。其它的應(yīng)用正在研究中。

Q

IEEE 802.1AS-2011對比IEEE STD1588-2008

IEEE STD 802.1AS-2011增加了兩種技術(shù)和相關(guān)協(xié)議，這些內(nèi)容不屬于IEEE STD 1588-2008。這些技術(shù)是：

①對于一個(gè)節(jié)點(diǎn)測量本地時(shí)鐘對主時(shí)鐘（網(wǎng)絡(luò)中的所有時(shí)序都應(yīng)該能夠追溯到主時(shí)鐘）的頻率偏移量的方法，需通過不斷地測量本地時(shí)鐘相對于鏈路上相鄰設(shè)備的頻率偏移量，然后在一個(gè)時(shí)間同步報(bào)文中積累所有這些頻率偏移量。注：如果本設(shè)備距離主節(jié)點(diǎn)最近的路徑是：主節(jié)點(diǎn)-設(shè)備A-設(shè)備B-本設(shè)備，這意味著需要分別測量主節(jié)點(diǎn)到設(shè)備A、設(shè)備A到設(shè)備B、設(shè)備B到本設(shè)備的頻率偏移量，在最后進(jìn)行累加。設(shè)備可以在同步報(bào)文中找到所有的三個(gè)結(jié)果。

②將IEEE Std 802.1AS協(xié)議分成媒體相關(guān)層和媒體無關(guān)層的架構(gòu)，媒體相關(guān)層能夠利用為相應(yīng)媒體指定的本地定時(shí)機(jī)制。

第一種技術(shù)允許在GM（Grandmaster）或拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)快速收斂，因?yàn)楹拖噜徳O(shè)備頻率偏移量是持續(xù)測量的，因此在GM或拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，設(shè)備就會(huì)得知。第二種技術(shù)有助于使用那些想要傳輸時(shí)間的媒體已經(jīng)開發(fā)好的時(shí)間機(jī)制，即，該技術(shù)避免了重復(fù)開發(fā)現(xiàn)有的定時(shí)機(jī)制。在IEEE Std 802.1AS-2011中，該技術(shù)用作IEEE Std 802.11鏈路、IEEEStd 802.3 EPON和協(xié)調(diào)共享網(wǎng)絡(luò)（例如，同軸電纜多媒體（MoCA））上的時(shí)間傳輸規(guī)范。這兩種技術(shù)都已添加到IEEE Std 1588-2019中，因此它們可以輕松用于任何有用的PTP配置文件。

IEEE Std 802.1AS-2011還指定了一種模型，其中本地時(shí)鐘是自由運(yùn)行的，而不是采用鎖相環(huán)或其它濾波器。這避免了需要通過嚴(yán)格指定過濾器參數(shù)來控制時(shí)間誤差累積，這在不存在廣泛網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)能力的即插即用環(huán)境（例如，消費(fèi)者環(huán)境）中很有幫助。

Q

IEEE 802.1AS-2020對比IEEE802.1AS-2011

IEEE Std 802.1AS-2020在IEEE Std 802.1AS-2011的基礎(chǔ)上增加了： ①通過使用精細(xì)定時(shí)測量(FTM)協(xié)議在IEEE802.11鏈路上傳輸，該協(xié)議具有更好的時(shí)間精度。在IEEE Std 802.1AS-2011中使用的是IEEE Std 802.11的定時(shí)測量(TM )協(xié)議。②復(fù)數(shù)個(gè)域，用于以下情況：A.用于專業(yè)的音視頻以及新興的工業(yè)和汽車應(yīng)用，以幫助促進(jìn)容錯(cuò)和冗余。B.同時(shí)允許工業(yè)應(yīng)用中的工作時(shí)鐘和全球時(shí)間。③改進(jìn)特性以檢測不符合IEEE Std 802.1AS-2020和/或IEEEStd 802.1AS-2011的設(shè)備的存在，并且不使用這些設(shè)備傳輸時(shí)間。④支持IEEE Std 1588-2019中新的公共平均鏈路延遲服務(wù)的PTP配置，這允許對單個(gè)PTP鏈路進(jìn)行延遲測量的結(jié)果，能夠被所有PTP域使用。所有上述功能都是在滿足IEEE Std 1588配置要求的同時(shí)開發(fā)的。

Q

IEEE 802.1AS-2020和IEEE STD1588-2019

在IEEE Std 802.1AS-2011的開發(fā)過程中，與IEEE P1588委員會(huì)進(jìn)行了重要合作，以確保IEEE Std 802.1AS-2011引用IEEEStd 1588-2008后，與IEEE Std 1588保持一致。隨著IEEE Std 802.1AS-2020和IEEE Std 1588-2019的發(fā)展，合作繼續(xù)進(jìn)行，包括：

①確保IEEE Std 802.1AS-2020與IEEE Std 1588-2019一致。

②IEEE Std 1588-2019納入新特性：通過累積相鄰設(shè)備頻率偏移量來計(jì)算整體的和媒體獨(dú)立/媒體相關(guān)層架構(gòu)。

③促進(jìn)IEEE Std 1588-2019開發(fā)公共平均鏈路延遲服務(wù)功能，雖然最初認(rèn)為是IEEE Std 802.1AS-2020需要此功能，但人們認(rèn)為其它使用PTP的場景也可能會(huì)受益。

IEEE 1588項(xiàng)目和IEEE 802.1AS項(xiàng)目之間的密切合作有助于從整體上改進(jìn)IEEE標(biāo)準(zhǔn)組合。例如，當(dāng)IEEE 802.1AS項(xiàng)目的改進(jìn)被重新集成到基本IEEE 1588標(biāo)準(zhǔn)中時(shí)，這些改進(jìn)可以用于局域網(wǎng)以外的應(yīng)用程序（例如ITU-T中指定的電信技術(shù)）。

這項(xiàng)工作表明IEEE 802.1對新應(yīng)用的承諾和對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的支持。IEEE Std 802.1AS-2020修正案的新工作已經(jīng)開始，將允許使用熱備份用于改進(jìn)容錯(cuò)和冗余。

虹科TSN產(chǎn)品推薦

1.RELY-TSN-REC

RELY-TSN-REC

RELY-TSN-REC能夠使用與分析中的網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備相同的I E E E 802.1AS時(shí)序參考來檢查，時(shí)間戳記和記錄常規(guī)以太網(wǎng)和時(shí)敏網(wǎng)絡(luò)流量。
①支持同時(shí)讀/寫數(shù)據(jù)操作②工業(yè)溫度級大容量SSD磁盤③遠(yuǎn)程訪問本地存儲(chǔ)；與Wireshark 兼容的標(biāo)準(zhǔn)文件格式（PCAP）④通過擴(kuò)展端口支持IEEE 802.1AS同步

2.RELY-TSN-PCIe

RELY-TSN-PCIe

該設(shè)備可用作PCIe TSN端點(diǎn)和提供2 個(gè)多媒體千兆以太網(wǎng)端口和2個(gè)內(nèi)部端口的TSN橋。 ①IEEE802.1AS–定時(shí)和同步 ②IEEE 802.1Qbv –計(jì)劃流量的增強(qiáng) ③IEEE 802.1Qav –時(shí)間敏感流的轉(zhuǎn)發(fā)和排隊(duì)增強(qiáng) ④IEEE 802.1Qcc –流保留協(xié)議的增強(qiáng) ⑤IEEE 802.1Qci * –每流過濾和管理 ⑥IEEE 802.1CB * –可靠性的幀復(fù)制和消除 ⑦IEEE 802.1Qbu *和IEEE802.3br * –幀復(fù)制和可靠性消除

3.RELY-TSN-Bridge

RELY-TSN-Bridge

該設(shè)備可用作提供4個(gè)多媒體千兆以太網(wǎng)端口和1個(gè)內(nèi)部端口的TSN橋，可與市場上的其他產(chǎn)品互操作。 ①IEEE 802.1AS –定時(shí)和同步 ②IEEE 802.1Qbv –計(jì)劃流量的增強(qiáng) ③IEEE802.1Qav –時(shí)間敏感流的轉(zhuǎn)發(fā)和排隊(duì)增強(qiáng) ④IEEE 802.1Qcc –流保留協(xié)議的增強(qiáng) ⑤IEEE 802.1Qci * –每流過濾和管理 ⑥IEEE802.1CB * –可靠性的幀復(fù)制和消除 ⑦IEEE 802.1Qbu *和IEEE802.3br * –幀復(fù)制和可靠性消除

4.RELY-TSN-KIT

RELY-TSN-KIT

為了為系統(tǒng)集成商提供一種有效的TSN方法，RELYUM已推出了首款基于最終產(chǎn)品的TSN套件，該套件可評估：①基于IEEE 802.1AS時(shí)間同步的重要性；
②借助時(shí)間感知整形器，可以確定性地交付實(shí)時(shí)流量；③通過基于信用的整形器在流量類別之間進(jìn)行帶寬分配和預(yù)留的好處。RELY-TSN-KIT，這是第一個(gè)針對TSN的開箱即用的解決方案，它可以無縫實(shí)施確定性以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并從這些技術(shù)復(fù)雜性中抽象出用戶設(shè)備和應(yīng)用。這個(gè)新工具包具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：①它基于TSN最終產(chǎn)品，可用于TSN網(wǎng)絡(luò)的任何實(shí)際實(shí)現(xiàn)中；②它與任何具有可用PCIe插槽，運(yùn)行幾乎所有操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)PC兼容。除此之外，它還旨在最小化主機(jī)PC中所需的配置。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)TSN“即插即用”工具包，無論他對TSN的了解如何，任何用戶都可以使用它。