Xarxes sensibles al temps (TSN de Time-Sensitive Networking) és un conjunt d'estàndards que està desenvolupant el grup de treball Time-Sensitive Networking del grup de treball IEEE 802.1. El grup de treball de TSN es va formar el novembre de 2012 canviant el nom del grup de tasques de pont d'àudio i vídeo existent i continuant la seva feina. El nom va canviar com a conseqüència de l'ampliació de l'àrea de treball del grup d'estandardització. Els estàndards defineixen mecanismes per a la transmissió temporal de dades a través de xarxes Ethernet deterministes.

La majoria dels projectes defineixen extensions a l'IEEE 802.1QBridges and Bridged Networks, que descriu les LAN virtuals i els commutadors de xarxa. Aquestes extensions, en particular, aborden la transmissió amb una latència molt baixa i una alta disponibilitat. Les aplicacions inclouen xarxes convergents amb transmissió d'àudio/vídeo en temps real i fluxos de control en temps real que s'utilitzen en aplicacions d'automoció i instal·lacions de control industrial.

Rerefons L'equip estàndard de xarxa de tecnologia de la informació no té concepte de "temps" i no pot proporcionar sincronització i sincronització de precisió. El lliurament de dades de manera fiable és més important que el lliurament en un temps específic, de manera que no hi ha cap restricció de retard o precisió de sincronització. Fins i tot si el retard mitjà del salt és molt baix, els retards individuals poden ser inacceptablement alts. La congestió de la xarxa es gestiona mitjançant l'acceleració i la retransmissió de paquets abandonats a la capa de transport, però no hi ha cap mitjà per evitar la congestió a la capa d'enllaç. Les dades es poden perdre quan els buffers són massa petits o l'amplada de banda és insuficient, però l'excés de memòria intermèdia augmenta el retard, que és inacceptable quan calen retards deterministes baixos.

Els diferents documents dels estàndards AVB/TSN especificats per IEEE 802.1 es poden agrupar en tres categories bàsiques de components clau que calen per a una solució completa de comunicació en temps real basada en xarxes Ethernet commutades amb qualitat de servei determinista (QoS) per punt a punt. connexions. Totes i cadascuna de les especificacions estàndard es poden utilitzar per si soles i són en la seva majoria autosuficients. Tanmateix, només quan s'utilitzen conjuntament de manera concertada, TSN com a sistema de comunicació pot assolir tot el seu potencial. Els tres components bàsics són:

Sincronització del temps: tots els dispositius que participen en la comunicació en temps real han de tenir una comprensió comuna del tempsminiatura|600x600px|Figura 3: jerarquia de rellotge 802.1AS Programació i configuració del trànsit: tots els dispositius que participen en la comunicació en temps real compleixen les mateixes regles per processar i reenviar paquets de comunicació. Selecció de vies de comunicació, reserves de camins i tolerància a errors: tots els dispositius que participen en la comunicació en temps real s'adhereixen a les mateixes regles en seleccionar vies de comunicació i en reservar ample de banda i intervals de temps, possiblement utilitzant més d'un camí simultània per aconseguir errors. tolerància

Les aplicacions que necessiten una xarxa determinista que es comporti de manera previsible inclouen àudio i vídeo, definits inicialment en Audio Video Bridging (AVB); xarxes de control que accepten entrades de sensors, realitzen processaments de bucle de control i inicien accions; xarxes crítiques per a la seguretat que implementen la redundància de paquets i enllaços; i xarxes de mitjans mixts que gestionen dades amb diferents nivells de sensibilitat i prioritat en el temps, com ara xarxes de vehicles que admeten el control climàtic, la informació d'entreteniment, l'electrònica corporal i l'assistència al conductor. La suite IEEE AVB/TSN serveix com a base per a les xarxes deterministes per satisfer els requisits comuns d'aquestes aplicacions. miniatura|600x600px|Figura 2 - Connexions AVB

Temporització i sincronització IEEE 802.1AS per a aplicacions sensibles al temps IEEE 802.1AS-2011 defineix el perfil Generalized Precision Time Protocol (gPTP) que, com tots els perfils de IEEE 1588, selecciona entre les opcions de 1588, però també generalitza l'arquitectura per permetre que PTP s'apliqui més enllà de les xarxes Ethernet cablejades.

Per tenir en compte els retards del camí de dades, el protocol gPTP mesura el temps de residència de trama dins de cada pont (el temps necessari per rebre, processar, posar en cua i transmissió de la informació de cronometratge des dels ports d'entrada als ports de sortida) i la latència d'enllaç de cada salt (un retard de propagació entre dos ponts adjacents). Aquests retards calculats es fan referència després al rellotge GrandMaster (GM) en un pont triat pel Best Master Clock Algorithm, un protocol d'arbre que abasta el rellotge amb el qual tots els dispositius Clock Master (CM) i punt final intenten sincronitzar-se. Qualsevol dispositiu que no es sincronitzi amb els missatges de sincronització es troba fora dels límits del domini de sincronització (figura 2).

La precisió de la sincronització depèn de mesures precises del retard de l'enllaç i del temps de residència del fotograma. 802.1AS utilitza "sintetonització lògica", on s'utilitza una relació entre les freqüències del rellotge local i el rellotge GM per calcular el temps sincronitzat, i una relació entre les freqüències del rellotge local i GM per calcular el retard de propagació.

IEEE802.1AS-2020 introdueix una precisió de mesurament del temps millorada i suport per a diversos dominis de temps per a la redundància.

Normes EstàndardNomData de publicacióIEEE 802.1BA-2021Perfil TSN per a sistemes de pont d'àudio i vídeo (AVB).12 Desembre 2021IEEE 802.1AS-2020Temporització i sincronització per a aplicacions sensibles al temps (gPTP)30 gener 2020IEEE 802.1AS-revTemporització i sincronització per a aplicacions sensibles al temps (gPTP)5 juny 2023IEEE 802.1ASdmTemporització i sincronització per a aplicacions sensibles al temps - Hot Standby8 juliol 2024IEEE 802.1ASds802.3 Clàusula 4 Control d'accés als mitjans (MAC) que funciona en semidúplex16 juliol 2024IEEE 802.1ASebÚs opcional d'anunci13 març 2024IEEE 802.1Qav-2009Millores de reenviament i cua per a fluxos sensibles al temps5 gener 2010IEEE 802.1Qat-2010Protocol de reserva de fluxos (SRP)30 setembre 2010IEEE 802.1aq-2012Pont del camí més curt (SPB)29 març 2012IEEE 802.1Qbp-2014Camins múltiples d'igualtat de cost (per a un pont del camí més curt)27 març 2014IEEE 802.1Qbv-2015Millores per al trànsit programat18 març 2016IEEE 802.1Qbu-2016Preempció de trames (requereix IEEE 802.3br Interspersing Express Traffic)30 agost 2016IEEE 802.1Qca-2015Control i reserva de camins11 març 2016IEEE 802.1Qch-2017Cua cíclica i reenviament28 juny 2017IEEE 802.1Qci-2017Filtrat i control per flux28 setembre 2017IEEE 802.1Qcc-2018Millores del protocol de reserva de fluxos (SRP) i millores de rendiment31 October 2018IEEE 802.1Qcy-2019Protocol de descoberta i configuració de la interfície d'estació virtual (VSI) (VDP)4 juny 2018IEEE 802.1Qcr-2020Formació asíncrona del trànsit6 novembre 2020IEEE 802.1Q-2022Ponts i xarxes pontades (incorpora 802.1Qav/at/aq/bp/bv/bu/ca/ci/ch/cc/cy/cr i altres esmenes)22 desembre 2022IEEE 802.1Q-RevPonts i xarxes pontades (incorpora 802.1Qcz/Qcj i altres esmenes)16 agost 2023IEEE 802.1QcjConnexió automàtica als serveis de pont troncal del proveïdor (PBB).17 novembre 2023IEEE 802.1QczAïllament de congestió4 agost 2023IEEE 802.1QddProtocol d'assignació de recursos10 març 2024IEEE 802.1Qdj-2024Millores de configuració per a TSN31 maig 2024IEEE 802.1QdqConfiguració dels paràmetres del modelador per a trànsit intens que requereix una latència limitada4 juny 2024IEEE 802.1QdtMillores de control de flux basades en prioritats17 juliol 2024IEEE 802.1QdvMillores a la cua i el reenviament cíclics14 novembre 2023IEEE 802.1QdwControl de flux de font21 setembre 2023IEEE 802.1AB-2016Descobriment de connectivitat de control d'accés a estacions i mitjans (Link Layer Discovery Protocol (LLDP))11 març 2016IEEE 802.1ABdh-2021Descobriment de connectivitat de control d'accés a estacions i mitjans: suport per a unitats de dades de protocol multiframe (LLDPv2)21 setembre 2021IEEE 802.1AX-2020Agregació d'enllaços29 maig 2020IEEE 802.1CB-2017Replicació i eliminació de fotogrames per fiabilitat27 October 2017IEEE 802.1CBdb-2021Funcions d'identificació de flux ampliades FRER22 setembre 2021IEEE 802.1CM-2018Xarxes sensibles al temps per a Fronthaul8 juny 2018IEEE 802.1CMde-2020Millores als perfils de Fronthaul per donar suport a la nova interfície,16 October 2020IEEE 802.1CS-2020Link-Protocol de registre local3 desembre 2020IEEE 802.1CQAssignació d'adreces locals i multidifusió31 juliol 2022IEEE 802.1DCQualitat de la prestació del servei per sistemes de xarxa15 juliol 2024IEEE 802.1DFPerfil TSN per a xarxes de proveïdors de serveis21 desembre 2020IEEE 802.1DGPerfil TSN per a comunicacions Ethernet d'automoció dins del vehicle20 març 2024IEEE 802.1DP / SAE AS 6675TSN per a comunicacions Ethernet a bord aeroespacials6 maig 2024IEEE 802.1DUPonts de reenviament i xarxes pontades3 juliol 2024IEC/IEEE 60802Perfil TSN per a l'automatització industrial29 abril 2024

Referències

Categoria:Xarxes informàtiques