書紅; TSN網絡實現确定性的分(fēn)組小鄉交換不但需要TSN交換機，TSN接口适配器以及管理控制系統配合實現，生理而且必須能夠清晰的給出時間敏感流量的規範日件特性。由于TSN技術發展迅速，新标準和修訂不斷湧現，特别是面向特定行業務廠的解決方案差異較大(dà)，因此不同廠商(shāng)的TS跳公N設備互聯互通十分(fēn)困難。TSN解決方案提供商(shāng)必須提供民中TSN網絡整套解決方案，在研制TSN交換機同時，必須提供配套的網絡市你接口适配器和控制軟件的方案。 一(yī)、TSN網絡接口适配器的特點 區服    （1）與商(sh視一āng)用網卡的比較
   &n事頻bsp; 由于TSN網絡具有明顯的行業特點，不同城通場景下(xià)的TSN交換具有不同的網員去絡接口和鏈路，資(zī)源預約方式，時間同步方式在船，故障冗餘等要求，特别的TSN定義了與标準以太網不同的UNI接口，很女因此構建TSN網絡不能使用标準的網絡接口适配器，必須進行針鐵城對性的定制。
TSN網絡接口适配器與标準網卡的比較如下(xià)表所示。   在店; （2）TSN接口适配器實現模型
     TSN接口文藍适配器實現需要考慮外(wài)部接口定義以及内部處理模型兩方面，如下(個場xià)圖所示。TSN接口适配器的接口包含與結點CPU連接的接口，與網絡下的連接的接口（UNI）以及與配置管理系統連接的接口。去去     &可自nbsp;通常TSN接口适配器與控制計算機CPU的接口爲PCIe接口多遠，可保證較大(dà)的傳輸帶寬和較小(xiǎo)的延時，與傳感器/控制離請器節點連接的接口爲以太網接口（适配器與控制器/傳感器物(wù)理分(f車兵ēn)離(lí)）或内部總線接口（适配器與傳感器/控制器深度集成在一(yī)民樂個SOC系統内）。    &nbs音行p; TSN适配器與網絡爲标準的以太網接口，本文紅木後續将會對UNI接口進行詳細分(fēn)析。而對TSN接口适配器的技我配置管理接口可采用多樣化的實現方式，既可以通過CPU能山接口，由驅動程序對适配器進行管理控制，也可以通過UNI接口，由外(wài)知去部的集中(zhōng)控制器對适配器進行控制。在特定中機環境中(zhōng)，TSN網絡還可以采用獨立的總線對接口适配器的管理甚水白至是時間同步進行控制。    &吧章nbsp; TSN适配器内部邏輯除輛農了比較直觀和标準的“分(fēn)類标記整形與調度”，“時間同步”，放動“配置管理”外(wài)，還包含“冗餘控制”和“應用加速文店”兩部分(fēn)。
冗餘控制是根據TSN網絡特定應用場景我窗的需求确定的，例如在艦船上特定應用場景需要筆船支持冗餘接入備份的雙口功能。 應用加速功能是擴充網絡适配器功能，使之具有類似智能門科網卡的應用加速功能，以便減小(xiǎo)TSN網絡結點體湖身(tǐ)積和功耗對特定應用的加速。一(yī)個典型的場就船景是将高分(fēn)辨攝像頭通過TSN适配器接入會微網絡，适配器不但能根據攝像頭的數據流規範向網絡預約資(線窗zī)源，保證采集數據傳輸的質量，還可以利用可請樂編程資(zī)源，在數據傳輸前完成視頻(pín)采集數據的編解碼和内容加解密下鐘等處理。這類功能雖然與TSN無關，但可以對全系統整體(t農中ǐ)的處理效率、功耗和體(tǐ)積進行優化，暗能特别适合汽車(chē)、飛機和衛星上數據采集和計算照友分(fēn)析的場景。 二、TSN網絡的用戶網絡接口（UNI）設計 UNI定義了TSN端節點與網絡的接口規範，從物金樂(wù)理層的接口速率，線纜長度，時間同步，到鏈路層的資(zī)源師件預約和故障冗餘等機制都需要進行針對性設計。    （月子1）UNI接口速率
    &nbs喝爸p;目前工(gōng)業環境下(xià)TSN網絡鏈路主要師相采用100M以太網和1G以太網，對10/1拿南00/1000以太網速率的自動協商(sh畫她āng)并沒有明确的要求。一(yī)方面是長了因爲網絡是封閉和确定的，其中(zhōng)接入節點很大的帶寬可以預先規劃；另一(yī)方面是不确理房定的鏈路協商(shāng)速率使得網絡延時和帶寬難以預知(zhī都電)，增加了确定性管理的複雜(zá)性。因此TSN接口适配器在設計時可開問以根據需求固定網絡接口的速率，使用簡單的MAC層處理邏輯，而無需支持接口國信速率的自适應。    自媽（2）UNI接入電(diàn)纜長度
   &nb要明sp; TSN網絡UNI設計時一(月做yī)個比較容易忽略的問題時TSN網絡中(zhōng)網線的長度議放。假設信号在光纖和電(diàn)纜上傳輸的速度爲每秒30萬公裏（由是們于存在分(fēn)布電(diàn)感和電(diàn)容，電(di個如àn)信号在電(diàn)纜中(zhōng)傳輸速度一(yī)般按外暗照20萬公裏估算），那麽30m的傳輸延時約爲100ns左長筆右。因此爲了提升時間同步精度，TSN網絡在規劃時必須考慮電(diàn)纜長音國度。如果接口适配器接入網絡的接入電(diàn)纜長度無法确定，那麽可場舞以考慮采用IETF Detnet工(gōng)作組提出的大(dà)規他微模網絡确定性轉發的方案，放(fàng)松對時間同步的要求。 鐵美    （3）影下UNI的資(zī)源預約
  &nbs理現p;  TSN保證确定性交換的前提就是提鐘信前有一(yī)個類似“高鐵運行時刻表”的規劃圖，生(s有近hēng)成這個規劃圖分(fēn)爲在線事男兩種和離(lí)線方式。在線規劃方式要求TSN網絡接口支持也麗類似802.1Qat和802.1Qcc協議，動态的爲時間敏的山感業務預約網絡資(zī)源，其優點是支持喝時網絡節點的動态加入和退出以及可變的時間敏感業光電務傳輸需求，但這大(dà)大(dà)增加了TSN網絡接口驅動的複雜(zá林銀)性。      離(lí)山男線規劃方式主要針對時間敏感業務傳輸需求是固定的封閉你能網絡，例如工(gōng)廠車(chē)間的現場控制網絡，列車(chē)骨幹網絡的都和汽車(chē)車(chē)載網絡等。這些網絡的網絡接口不電唱需采用動态協議向網絡預約資(zī)源，十分(fēn)适舊他合計算和存儲能力都十分(fēn)有限的傳感器和控少放制器接入TSN網絡。     紅知 離(lí)線資(zī)源預約隻适用于滿足刀員局域網内部交換的确定性，在更大(dà)區域範圍内跨網關或路頻店由器的确定性轉發控制必須采用其他的技術，如2015年IETF成立的Det是計net（确定性網絡）工(gōng)作組提出的L3網絡中(z這睡hōng)的确定性保證機制，當然目前Detn我路et相關規範還在草案階段，與TSN相比，更資子加不夠成熟。    （4）UNI時間同步
    &nbs熱美p;雖然近年來一(yī)些IETF Det時很net工(gōng)作組針對大(dà)規模網絡提出了不需要時間同步的确定亮南性轉發方案，但這些會大(dà)大(dà)工會增加網絡接口和交換對時間槽标記和映射的複雜(zá)性城照，難以在局域網中(zhōng)部署。因此TSN網絡接口适配器必笑吧須支持1588時間同步機制。    站木  當前一(yī)些商(shāng)用網卡如i35商道0，82559，x550等支持1588PT妹這P協議。但由于這些網卡的時間同步實現必須驅動參與，例如生(shēn算哥g)成follow up同步幀，因此需要占用計算和存儲資(zī)源，難土中以支持較高頻(pín)率的時間同步，同步精度難以保證。條村師件許可情況下(xià)，TSN網絡接口适影化配器應由硬件實現全部的時間同步功能。 我東    （5）UNI故障冗餘
    爸行; 除了具有确定性延時外(wài)，草的确保分(fēn)組不丢包的可靠傳輸也是T吧子SN的重要目标。TSN 802.1CB規範定義了爲了确保可靠傳輸音舊的幀複制和消除機制，基本思想是從TSN網絡接新她口就将數據流劃分(fēn)成不同的子流，不同的子公大流通過網絡中(zhōng)不同的路徑進行傳輸，鄉鐘在子流的彙聚點再進行重複分(fēn)組的丢棄，以避免路徑討們故障帶來的分(fēn)組丢失。因此，TSN網習行絡接口适配器必須支持多個冗餘的網絡接口接入網絡，并可根據需求支持802.1睡員CB等協議的處理。    &nbs近雨p; 後續我(wǒ)(wǒ)們會對基于FAST架構和Zy美章nq FPGA的TSN接口适配器的設計思路和實現技術進電會行分(fēn)析，歡迎繼續關注。