标签: TSN时间敏感网络

随着航空航天技术的迅猛发展，航空电子网络面临着诸多挑战，如多网络并行传输、高带宽需求以及保障数据传输的确定性等。为应对这些挑战，航空电子网络急需一个通用的网络架构，满足布线简单、供应商多、组网成本相对较低等要求。而 以太网技术，特别是TSN（时间敏感网络）的出现，为航空电子网络带来了新的解决方案 。本文将重点介绍TSN流识别技术在航空电子网络中的应用，以及如何通过适应航空电子网络的TSN流识别技术实现高效的航空电子网络传输。 一、航空电子网络面临的挑战 航空航天业专用协议包括AFDX、ARINC等，这些协议带宽较低且供应商稀少，而又由于多网络的平行传输，因此没有一个特定的协议能够适用于一架飞机的所有子系统，组网成本高昂，系统布线也很复杂。 航空航天网络需要一个通用的网络架构 ，布线简单、供应商多、组网成本相对较低，同时满足确定性传输、低延时、低抖动、冗余机制和高带宽的要求。 二、现有航空电子网络中流识别 和潜在TSN应用场景 在航空电子设备当中，通常由旧有应用、以及认证的专用网络栈+端站（硬件-例如arinc664终端系统）组成航电设备，外部通过航空交换机进行数据通信。 应用1：整合TSN交换机与TSN终端 应用1-1： 将LRU与TSN交换机结合，对于航空交换机而言，采用TSN机进行替代。其中TSN交换机使用组播DMAC来执行流量监管和转发，TSN交换机需要具备Null Stream Identification能力。 应用1-2： 通过将TSN端点的功能集成到航电设备当中，外部依旧采用旧有航空交换机，终端系统使用组播DMAC执行流量整形和帧复制消除FRER，TSN端点须具备Null Stream Identification能力。 应用2：TSN终端集成进航空电子设备 应用2-1： 通过将专用网络协议栈和TSN协议堆栈相结合，在航电设备当中添加TSN终端网卡MAC，实现TSN终端在航电设备中的集成，外部依旧采用航空交换机进行通信。此时交换机使用组播DMAC来执行流量监管和转发，TSN端点需要具备Null Stream Identification能力。 应用2-2： 通过操作系统和协议堆栈的方式，进行TSN端系统功能的添加，此时堆栈进行帧的产生。并且L2&L3的报文头遵循寻址约定，以符合集成商网络惯例，对于交换机需要具备Null Stream Identification能力，同时TSN端点需要具备IP + Active MAC Identification的能力。 应用3：将现有应用/操作系统与TSN网络集成 应用3-1： 通过操作系统和协议堆栈的方式，进行TSN端系统功能的添加，并且外部采用TSN网络进行传输。此时系统以及堆栈进行帧的产生。L2&L3的报文头遵循寻址约定，以符合集成商网络惯例。堆栈进行帧的产生。L2和L3标头遵循寻址约定，以符合集成商网络惯例。 应用3-2： 网络集成商可能需要一个完全确定的网络回程，但仍然允许尽力而为，COTS以太网参与的设备。 TSN可以通过利用TSN桥来形成流、管理并在网络上执行FRR来实现这个新的用例网络的回程。 TSN桥： Null Stream + IP + Active MAC Identification 。 TSN IP&硬件HW提供对 Null Stream的支持。 现代 FPGA 和可重构平台的长期供应、灵活性和集成能力使这些器件成为航空航天和国防市场中新型嵌入式器件的首选技术。其次，在对数据采集单元和COTS子系统的低延迟、高带宽和互操作性的需求的推动下，A&D行业正在以太网上融合。 三、FRER在RELY-TSN交换机中流识别原理 虹科RELY-TSN交换机 内涵 在IEEE802.1CB中定义的TSN流识别（Stream Identification）是FRER中的一个关键步骤。它有两个主要目标： 确定传入的帧是否属于TSN流。 为标识流中的数据包分配一个名为stream_handde的本地重要的整数值。 功能 Switch支持各种流识别功能，包括空流识别、源MAC和VLAN流识别、主动目标MAC和VLAN流识别、掩码和匹配流识别。这些函数决定了哪些参数用于计算流句柄值。 主动/被动流识别 流标识可以是主动的，也可以是被动的。在被动模式下，识别参数在出口（输出帧）中保持不变，而在主动模式下，则可以在出口期间覆盖这些参数。Switch同时支持这两种识别类型。 协同工作 Swicth可以同时实现多个TSN流识别功能，最多4个。该功能允许通过不同的函数来识别不同的数据流。在流由多个函数标识的情况下，与流关联的流句柄由根据GUI中配置的顺序进行优先级的第一个流标识函数确定。 计算器监控 该交换机提供了基于每个端口的监控流识别的计数器 。 四、RELY-TSN交换机中流识别配置 添加NULL条目 RELY-TSN交换机 虹科RELY-TSN交换机可用于无缝实施确定性以太网，该器件基于SoC-e的TSN技术在最苛刻的行业（铁路、航空航天、汽车、工业自动化等）中使用的可靠且经过现场验证的设计。该设备可用作 提供4/12/20个多媒体千兆以太网端口和1个内部端口的TSN Bridge ，可与市场上的其他产品互操作。虹科RELY-TSN交换机支持市场上数量最多的TSN标准，这使其适用于任何特定的配置文件。这些关键功能使虹科RELY-TSN交换机成为用于关键环境的最可靠和多功能的网络设备。 结语 通过合理的配置和优化，TSN流识别技术能够为航空电子网络提供高效、可靠的传输服务，满足航空航天领域对于高带宽、低延迟和确定性传输的需求。未来，随着以太网技术的发展和普及，我们期待TSN流识别技术在航空电子网络中发挥更大的作用。

导读：本文旨在验证时间敏感网络（TSN）中时间感知整形器（TAS）的性能，通过实施IEEE 802.1Qbv和IEEE 802.1AS-2020标准测试用例，确保其在网络中的准确性。我们选用了虹科RELY-TSN12和虹科RELY-10TSN12设备作为待测对象，并利用Calnex公司的Paragon-X与Keysight公司的Novus ONE PLUS测试台进行全面评估。文章将详细介绍测试流程、配置、设置以及关键的测试结果，展示TAS在控制抖动和防止窗口违规方面的实际表现，为您提供深入了解TSN技术应用的窗口。 图1 测试设置 在某些应用和行业中，确保高优先级数据帧在预定时隙内准时传输至关重要。时间感知整形器（IEEE 802.1Qbv）保障了控制数据在规定时隙内的准时传输，同时维持了可接受的抖动和延迟。本文旨在验证时间感知整形器的性能，通过分析结果来监测窗口违规并评估抖动，确保网络通信的准确性和可靠性。 一、时间敏感网络的最新发展 以太网在航空航天和国防领域的通信应用日益增多，其中时间敏感网络（TSN）作为确保通信准确性的关键技术，正迅速成为主流。TSN通过时间感知整形器（TAS），基于IEEE 802.1Qbv标准，实现了网络流量的周期性分配，并通过设置优先级窗口来控制数据包的传输顺序。 为了实现网络节点间的精确时间同步，IEEE 802.1AS-2020同步协议被引入，保障了纳秒级别的时间一致性。尽管TSN技术尚属新兴，但行业组织如Avnu以及技术公司虹科SoC-e、Keysight（Novus ONE PLUS）和Calnex（Paragon-X）正在积极开发必要的测试计划和工具，旨在验证TSN设备的性能、标准合规性以及不同设备间的互操作性，从而推动这一技术的发展和应用。 二、被测设备平台 虹科TSN交换机架构如图2所示，其核心功能包括Rx接口端口接收的帧从电信号到数字信号的转换，以及交换矩阵引擎基于MAC地址表和VLAN配置进行帧路由。出口数据包处理模块依据IEEE 802.1Qbv标准对输出缓冲区的帧进行排序，确保它们在预定时间窗口内正确转发。该模块与1588计时器（IEEE 802.1AS-2020）同步，保障了Tx端口的精确时隙转发。 图2 虹科IP Core架构 虹科SoC-e平台采用AMD Xilinx Ultrascale＋MPSoC系统，其中处理系统（PS）负责软件处理，而可编程逻辑（PL）基于FPGA实现交换和TSN功能。 PS通过虹科SoC-e的定制Linux发行版进行配置，该系统内嵌了设置交换和TSN功能所需的命令，并通过内部端口与PL系统通信，实现PL寄存器的配置。图3展示了完整的虹科RELY-TSN-BRIDGE＋10TSN12 TSN交换机架构。 图3 虹科RELY-TSN12 本次测试选用了两款设备：基于MTSN IP核的虹科RELY-TSN12（1Gbps）和基于TSN TGES IP核的虹科RELY-10TSN12（10Gbps），以评估不同速度下的TSN性能。 三、测试设备配置 交换机配置可通过CLI、Netconf或Web界面进行，本测试选择Netconf来设置IEEE 802.1Qbv和VLAN，而IEEE 802.1AS-2020同步协议则通过Web界面配置。 IEEE 802.1AS-2020配置 本测试的主要目的是精确评估IEEE 802.1Qbv的性能，重点检查窗口违规情况和测量帧的抖动。为此，必须确保待测设备（DUT）与测试站之间达到纳秒级的同步。 我们将使用Paragon-X测试设备来精确计算DUT的接收（Rx）和发送（Tx）延迟，并通过迭代调整，最小化PPS（脉冲每秒）差异，确保与测试站的同步。完成这些校准步骤后，DUT将连接到Novus ONE PLUS测试站，并配置IEEE 802.1AS-2020协议。在此配置中，DUT的第一个端口将作为主端口，第二个端口作为从端口，同时配置发送优先级为7的数据包，验证同步协议的准确性。 IEEE 802.1Qbv与VLAN配置 我们将使用Netconf协议对DUT进行IEEE 802.1Qbv和VLAN配置，确保测试的精确性。测试将覆盖100M、1G和10G三种速度，其中虹科RELY-TSN12设备将用于100M和1G测试，而虹科RELY-10TSN12设备将用于所有三种速度的测试。 统一的VLAN配置将应用于所有测试速度，确保PORT1和PORT2均属于VLAN2，以此隔离测试流量，避免网络干扰。DUT的端口将设置为PVID1、PCP0、DEI0，允许所有入站帧（无论是否带标记）以指定的出站标记进行中继。 此外，将为VID2创建专门的VLAN表项，将PORT1和PORT2纳入其中，并从VLAN1中移除，以进一步精细化流量管理，为测试提供清晰的网络环境。 IEEE 802.1Qbv标准专门用于管理前向出口流量，本测试案例中将针对端口2进行配置。配置过程需根据网络速度进行差异化设置。以下是针对1Gbps速度下端口2的IEEE 802.1Qbv配置细节： 图4 IEEE 802.1-Qbv配置 配置确保每个队列在每个周期内仅在其分配的时间段内传输流量，同时设置了缓冲间隔以防止流量超出预定时间窗口，确保在此间隔期间不会转发流量。 对于 100M，配置有以下差异： Cycle time: 10000000ns Base time: 0s and 0ns Time intervals changes from 100000ns to 1000000ns and from 25000ns to 250000ns 对于 10G，配置有以下差异： Cycle time: 100000ns Base time: 0s and 0ns Time intervals changes from 100000ns to 10000ns and from 25000ns to 2500ns 图5 1G 的 IEEE 802.1Qbv 配置 Novus ONE PLUS测试站配置 为确保测试结果的准确性，Novus ONE PLUS测试站需经过精心配置。本测试涉及构建两个具备以太网和精确时间协议（PTP，IEEE 802.1AS-2020）功能的拓扑结构，其中拓扑1充当主设备，拓扑2作为从设备。关键配置参数包括点对点（P2P）延迟机制、多播设置、域编号0、优先级设置为128，以及时钟类别6。 完成IEEE 802.1AS-2020的同步配置后，接下来将定义八个具有不同优先级的流量流，以模拟和测试网络在不同服务等级下的表现。 图6 Novus ONE PLUS 流量配置 测试连接设置 为确保测试的准确性，本测试需完成两个关键设置：首先，DUT需与Paragon-X设备相连，通过端口1对端口1的直接连接和PPS同步，精确计算传输延迟。 图7 Paragon-X测试设置 其次，在Keysight NovusONE PLUS测试站上，将进行特定的配置以适应IEEE 802.1Qbv标准的测试要求，确保测试环境能够精确评估时间敏感网络的性能。 图8 IEEE 802.1Qbv Novus ONE PLUS 测试设置 四、测试结果分析 1、预期结果 本测试的核心在于验证IEEE 802.1Qbv的抖动控制和窗口合规性。为确保精确测量，测试站(Novus ONE PLUS)与待测设备(DUT)之间的同步偏移需控制在特定范围内：1G速度下不超过100纳秒，10G速度下不超过50纳秒，100M速度下不超过500纳秒。Novus ONE PLUS将记录统计数据以检查并确认这一偏移量。 2、取得成果 测试首先确认了DUT与测试台（Novus ONE PLUS和Calnex）之间的同步精度。利用Calnex设备，我们计算并记录了同步误差，确保了在不同速度下的测量均在可接受范围内。进一步地，Novus ONE PLUS用于检查持续同步的一致性，并确认了DUT能够正确识别测试站为主站（GM）。 接下来，通过开发的Python脚本，我们检查了IEEE 802.1Qbv的窗口合规性。脚本利用Novus ONE PLUS记录的时间戳，确保每个帧都严格在其分配的时隙内到达。结果显示，所有帧均未出现窗口违规，表明IEEE 802.1Qbv配置正确，抖动控制稳定。 图9 IEEE 802.1Qbv结果 图10 延迟结果 图9和图10分别展示了不同速度和优先级下的抖动结果和存储转发延迟结果。数据显示，在所有测试条件下，系统均表现出良好的性能，抖动和延迟均符合预期。 图11 AS基准下队列门控窗口 图12 不良AS同步 最后，为了凸显IEEE 802.1AS-2020同步协议的重要性，我们还进行了100%帧速率的测试，人为制造同步失败的情况。结果如图12所示，缺乏同步导致帧在错误时隙到达，引发窗口违规，从而证明了精确同步的必要性。 结语 本次测试成功验证了虹科RELY-TSN12和虹科RELY-10TSN12设备的TSN功能，以及正确配置TSN的重要性。测试结果证实了IEEE 802.1AS-2020和IEEE 802.1Qbv在控制抖动和防止窗口违规方面的有效性。此外，测试还突出了同步在TSN网络中的核心作用。 作为更大TSN测试计划的一部分，本次测试为进一步的IEEE 802.1AS-2020和IEEE 802.1Qbv测试奠定了基础。未来的工作将继续深化对这些标准的理解，并探索它们在更广泛场景中的应用。

在网络管理中， 网络流量分析和故障排查是重要环节，如何高效精准地进行网络流量分析和故障排查？来看看利用 ProfiShark数据包捕获，让我们一起探索其中的优势和特点。 一、捕获网络流量的重要性 捕获网络流量涉及访问和记录通过网络传输的数据。捕获网络流量有多种原因和用例。 图 1：捕获网络流量的原因和用例 1、网络故障排除和诊断 第一个原因是网络故障排除和诊断。 网络无法运行或性能不佳的事件通常需要数据包捕获工具来收集数据并分析根本原因。 2、安全监控 安全监控也是一个重要的驱动因素 ，它允许安全或取证团队检测和调查潜在的安全漏洞、入侵和恶意活动。通过检查网络数据包，他们可以识别可疑或未经授权的流量模式，并采取适当的行动。 3、性能问题 捕获流量的另一个原因是性能问题。我们可以使用流量捕获来评估网络上运行的应用程序或服务的性能。它可以帮助优化网络性能，识别数据传输中的瓶颈或低效问题。 还可以捕获流量来验证合规性并完成审计。许多组织必须遵守监管标准和合规要求，其中往往涉及监控和保留网络流量数据。数据包捕获可帮助企业证明数据保留和安全法规的合规性，如使用特定的 TLS 版本和密码。 二、为什么使用专用硬件捕获？ 与基于软件的方法相比，使用专用硬件捕获网络流量具有多项优势。 专用硬件针对数据包捕获进行了优化， 可提供更高的性能和吞吐量，而不会对系统资源造成重大影响 。 另一个方面是精度更高，丢失帧的概率更低 。此外， 专用流量捕获设备可实现高精度硬件时间戳，并在捕获过程和生产网络之间提供隔离， 从而确保运行网络的安全。 交换端口分析仪（ SPAN）将流量导出到捕获主机这样的站点有一些局限性。由于双向流量的发送和接收方向都从单个输出端口发出，因此 SPAN 目标端口超量订阅的可能性很高。TAP 解决方案通过将流量输出到每个方向的单独目标端口来解决这一限制。要接收这两个 TAP 输出，目标端口需要两个网络端口。在笔记本电脑等便携式设备上，这可能是个问题，因为它们很少包含多个以太网接口。 图 2：TAP 与 SPAN ProfiShark 通过将 TAP 与 USB 3.0 输出端口集成来解决这一挑战，该端口具有足够的带宽来聚合 1 Gbit/s 链路的发送和接收方向。 ProfiShark 通过入口端口上的硬件时间戳帮助获得准确的数据包增量和绝对时间，并能够捕获带有前导码的整个帧，包括线路上的 CRC 故障，无论帧速率、突发或帧大小如何。这样，ProfiShark 在便携式外形中提供了无与伦比的性能，使其成为现场捕捉高保真流量的理想选择。 图 3：Profishark 1G 原理图概览 流量捕获可在 ProfiShark 管理器中启动，PCAP 捕获文件可直接保存在用户定义的特定文件夹中。还可进行环形缓冲、分割或停止特定大小和文件。 图 4：直接捕获到用户定义文件夹的捕获选项 三、如何使用 ProfiShark 捕获流量？ ProfiShark 是基于硬件的网络 TAP（流量接入点），可让您精确、可靠地捕获网络流量。 它有两个以太网网络端口： ProfiShark 1G 和 1G+ 有两个 1 GBASE-T 端口，ProfiShark 10G 和 10G+ 有两个用于 10GBASE 连接的 SFP+ 端口。 与其他 TAP 不同的是，它能将捕获的流量导出到 USB 3.0 端口。 USB 端口可连接到运行任何操作系统的 PC。它可以包含硬件时间戳。1G+ 和 10G+ 型号包括用于精确时间戳的 GPS 接收器和用于时间戳同步的 PPS 输入/输出端口。 ProfiShark 支持内联模式（Inline Mode）和 SPAN 模式（SPAN Mode），前者可在生产流量路径中引入，后者可在两个端口上接收带外流量。 图 5：ProfiShark 的操作模式 如果您在内联模式下进行采集， ProfiShark 100M 和 1G 型号将无法接线，这意味着在断电的情况下仍可保持网络连接。还支持 PoE 直通，以便轻松捕获 VoIP 电话或 IP 摄像头流量。 您可以决定是否要直接捕获到磁盘，还是在基于软件的捕获解决方案（例如 Wireshark）或带有 tshark 的 CLI 上使用虚拟以太网接口。基于 Intel 的 Synology NAS 还可以实现长期流量捕获，这在解决间歇性问题或捕获大型数据集时特别有用。 四、应该在哪里捕获流量？ 捕获网络流量的位置取决于您的具体目标以及网络监视或分析任务的性质。在故障排除场景中，应将其放置在靠近发生问题的主机的位置。下图中， ProfiShark 放置在接入交换机和出现问题的客户端之间。 图 6：故障排除场景 五、 ProfiShark 如何帮助发现时间敏感网络中的问题？ 1、时间敏感网络（TSN） 时间敏感网络（ TSN）对网络有一些特殊要求。TSN 定义了一套标准，定义了通过以太网传输时间敏感数据的机制。其中包括音频和视频桥接、汽车应用以及机器人应用等工业流程。 它们对数据包传输中的抖动、高延迟和数据包丢失等变化非常敏感。例如，实时音频视频桥接不可能进行重传。如果传输违反了最后期限，在等待召回丢失的数据包时不会出现延迟，而是在质量下降的情况下继续传输。数据包丢失时也会出现同样的情况，导致音频不流畅或出现机械音、视频像素化或图片出现伪影。 2、 ProfiShark应用于时间敏感网络（TSN） ProfiShark 1G+ 和 10G+ 特别适用于这些环境，因为它们具有 8 ns 分辨率 的硬件时间戳和先进的 GPS/PPS 时间戳功能，可提供高精度的测量。 ProfiShark 能够对所有帧、标签和封装进行完全的第 1 层直通。不会切断 CRC 无效帧或碎片流量。ProfiShark 使我们能够看到抢占式帧，如 IEEE 802.1Qbu 或 802.3br 流量。TSN 故障诊断的另一个挑战是避免在内联模式下引入额外的延迟或抖动。在 ProfiShark 中，这种延迟和抖动是最小且恒定的，因此它完全适用于 IEEE 802.1AS 和 1588 v2 流量。 六、使用 ProfiShark 有哪些优势？ ProfiShark 是用于网络数据包捕获和监控的专用硬件解决方案。它具有多项优势，是寻求高精度数据包捕获和分析的专业人员和组织的重要选择。它非常小巧，适合每个故障排除人员的应急包。ProfiShark 易于部署，在内联模式下不会在 1G 网络链路中造成损失。 这种专用 TAP 可以处理大量网络流量，而不会影响系统资源，因此适用于高速网络。它通过硬件时间戳和附加型号上的 GPS 接收器提供高精度。故障排除人员可以看到整个帧的传输过程，因此甚至可以检测到帧中的 CRC 故障。ProfiShark 管理器可以捕获流量，而无需依赖分析软件。 总结如下，为什么在 TSN网络中使用 Profishark l TSN支持，低抖动 l 故障转移时间短 l 高分辨率时间戳 l 精准抓包 l 高保真跟踪 l 提供 24V 型号 l 一旦 TAP 在网络中就位，监控端口就可以随意连接和断开，而不会中断网络链路

导读： 在现代通信技术中，精确时间同步对于保障网络性能至关重要。 PTP （ Precision Time Protocol ）时钟源设备作为实现高精度时间同步的关键组件，其配置和选择对于网络架构师和工程师来说至关重要。本文将探讨普通时钟和透明时钟的特性及配置策略，以助您更好地理解和应用 PTP 时钟源 设备，确保通信网络的高效稳定运行。 普通时钟 普通时钟指的是具有单个 PTP 端口的 PTP 时钟，它作为 PTP 网络中的一个节点运行，并且可以根据 BCM 算法在一个网段内选择作为主节点或从节点。 普通时钟是 PTP 网络中最常见的设备，因为它们通常用作网络中的终端节点，连接到需要同步的设备。 透明时钟 透明时钟在 IEEE 1588 标准的第二版中得到了引入，作为优化级联拓扑结构的一种创新方法。与边界时钟不同，透明时钟并不扮演多端口普通时钟的角色，而是负责更新 PTP 事件消息中新引入的时间间隔字段。这一 64 位时间间隔校正字段的引入，使得交换延迟能够被补偿至小于 1 皮秒的潜在精度，从而显著提升了时间同步的精确性。 PTP 时钟源配置 虹科 RELY-RB 以两种方式支持 IEEE1588v2 功能：普通时钟 (OC) 和透明时钟 (TC) 。 两者都可以使用 Web 管理器进行配置。 虹科 RELY-RB 在 普通时钟（ OC ） 部分，可以在 Web 管理器配置以下字段： • Network interface. 选择 OC 将在哪些可用网络接口上运行。 • Network transport. 选择第 2 层以太网或 UDP/IPv4 传输层。 • Delay mechanism. 在 P2P 或 E2E 延迟机制之间进行选择。 • Logging level. PTP 堆栈报告的消息的详细信息。 • Slave only. 选中此复选框以强制设备充当从时钟设备。 • Priority 1. 生成的 Announce 消息的 PTP 优先级 1 。 • Priority 2. 生成的 Announce 消息的 PTP 优先级 2 。 • Domain number. PTP 域号。 • Clock class. 定义时钟的精度级别。 • Clock accuracy. 生成的 Announce 消息的 PTP 时钟精度。 • Announce message period. Announce 消息的期限。 • Sync message period. 同步消息的周期。 • Delay request message period. 延迟消息的周期。 • Pdelay request message period. Pdelay 消息的周期。 • Announce receipt timeout. 没有收到 Announce 报文的数目，用来判断 Announce 报文超时。 • Sync receipt timeout. 没有收到 sync/follow 报文的数目，用于 gPTP 模式判断 Sync 是否超时，是否触发 best master clock 选择。 • Delay asymmetry (ns). 使用此参数校准源自不对称的固定偏移。 • Power profile tlv enabled. Power Profile Master 必须将 TLV 附加到 Announce 消息。 在 透明时钟（ TC ） 部分，可以在 Web 管理器配置以下字段： • TC mode. TC 可以工作在端到端（ E2E ）或对等（ P2P ）模式。 • P2P request period （仅在 P2P 模式下）。 每秒延迟请求消息（ 1 、 2 、 4 或 8 ）。 • P2P VLAN enable. 在 P2P 消息中包含 VLAN 标记。 • P2P VLAN ID. P2P 消息中的 VLAN ID 。 • P2P VLAN DEI. 丢弃 P2P 消息的 VLAN 标记中的 Eligible 位。 • P2P VLAN priority. P2P 消息的 VLAN 标记中的优先级。 • Calculated path delay (port). 基于 P2P 机制自动计算延迟。 • Latencies. 通过单击每个端口的计算路径延迟框旁边的箭头，将显示取决于 PHY 速度的接收和发送延迟。 使用这些值来校准可能出现在路径延迟测量和由于不对称的透明时钟校正中的可能的固定偏移。 结语 通过对普通时钟和透明时钟的解析，我们不难发现，在 PTP 网络中，这两种时钟源设备各自扮演着不可或缺的角色。普通时钟作为网络中的常见节点，确保了终端设备的时间同步；而透明时钟则通过精确的路径延迟计算和校正，为级联拓扑提供了高效的解决方案。虹科 RELY-RB 作为支持 IEEE1588v2 功能的设备，其灵活的 Web 管理器配置方式为用户提供了便捷的操作体验。在实际应用中，根据网络架构和需求选择合适的时钟源设备，并正确配置其参数，是确保网络时间同步性能的关键。

前言 现今，汽车上的电子设备变得越来越复杂，各种传感器越来越多，各种智能驾驶系统的数据交互对带宽的需求越来越高，超出了传统车载网络的负荷；而在IEEE802.1工作组成立的音视频桥（下简称AVB）任务组成功解决了音视频网络中数据实时同步传输的问题之后，以太网受到了汽车和工业等领域人士的关注，这使得车载以太网应运而生，并在之后于AVB标准中扩大了时间确定性需求。 AVB 体系 AVB任务组定义、制定了一系列标准，对传统以太网进行功能扩展，通过保障带宽、限制延迟和精确时间同步来建立高质量、低延迟的音视频以太网。 AVB 体系 中各个协议所处位置如下表： AVNU AVB Automotive Profile 基于汽车网络架构中各节点的网络特性、传输的数据类型以及应用数据对网络的要求，电子电器架构在设计的时候已经基本确定，具有静态特性，原始AVB协议族中针对非工程化网络的相关内容在汽车内部网络应用实施的时候，可以不予考虑。 因此针对AVB协议族在汽车行业应用的特殊性，AVNU联盟定义了AVB Automotive Profile，对AVB在汽车领域的应用做了相应的裁剪和约束。 定义AVB Automotive Profile的目的，本质上是优化具有AVB功能的ECU节点的启动时间、网络负载以及节点负载，主要包含以下几点： gPTP GrandMaster固定，无需最佳主时钟算法（BMCA）来决策主时钟的位置 节点角色固定，即在车载网络中的ECU作为音视频源节点或/和目标节点的角色不变 下层传输延时已知，车载网络架构在设计好且在软硬件固化后，数据流生成后发送到实际物理网络上消耗的时间可测且相对固定 SRP 车载网络中音视频源节点和目标节点固定，只需在设计中考虑在各个节点中分配给不同数据流所需的带宽即可，不存在动态分配 AVTP 减少需要支持的音视频格式，简化设计 AVDECC 车载网络架构相对固定，无需此协议来发现和管理新设备 IEEE 1733 -2011 IEEE1733协议脱胎于实时流媒体协议（下简称为RTP）。RTP早在AVB系统出现之前，就已广泛应用于视频会议系统、IP电话产业等。其包含两个子协议，RTP和RTCP： 数据传输协议RTP ，用于实时传输音视频媒体流数据 控制协议RTCP ，用于QoS反馈和媒体流同步 必须注意的是：传统RTP协议没有提供任何确保按时传送数据的机制，也没有提供任何质量保证的机制。 与IEEE1722那样完全基于二层的标准不同，RTP是一种基于三层UDP/IP网络的协议。为了在基于IP的三层应用上利用二层AVB系统的性能，IEEE1733对RTP进行了扩展。这样我们就可以在本地网络支持基本AVB协议族中精确时间同步、流量整形、带宽预留的前提下，再进一步将RTP做出较小改变传输音视频媒体流数据，即可快速搭建AVB网络。相较重新实现传输音视频媒体流的IEEE1722而言，时间上的消耗无疑更少。 IEEE1733相较传统RTP，RTP媒体流格式不变， 新增一种带AVB参数（stream_id、802.1as_timestamp等）的RTCP payload，其格式如下： IEEE1733 协议的演示和验证系统构建 现今，国内车载以太网处于快速发展阶段，汽车相关企业都在进行车载以太网相关技术的预研工作。而大部分汽车行业的工程师来对1733特性可能不太了解。通过搭建的演示系统，可以让使用者快速了解车载以太网下AVB系统的工作机理（如：802.1AS时间同步机制）。 为尽量还原真实车载网络环境，以下为我们搭建演示和验证系统选择设备的必要条件： 所有AVB网络中设备支持IEEE 802.1AS 交换设备必须支持IEEE802.1Qav 我们将使用德国TSN Systems公司的TSN系列软硬件工具 （ TSN Box 及TSN Tools ） 来构建演示及验证系统，仿真1733节点并记录分析其在AVB系统中的服务质量。我们可以按照情况任意组合设备数量，以达到预期网络架构，此处仅使用了最小数量来搭建DEMO平台。 下图 为 演示和验证系统 连接 原理 图。 下图为演示和验证系统 实物连接 示意 图 ： 工具配置和结果 通过TSN Tools软件根据数据帧的特征元素（MAC地址、gPTP、IP地址、端口、RTP等）进行过滤，同时可以设置多种分析工具（带宽、延迟等）按照不同样式来显示结果。例如：此处设置RTP和RTCP间隔时间的图谱，来评估Talker发送数据周期的抖动是否在可接受范围内。 TSN Tools软件配置示意图如下： TSN Tools 软件对 时钟质量 的 分析结果如下图： TSN Tools 软件 1733 数据源质量如下图： 实际测试效果如下 ： 总结 根据TSN Tools软件的数据记录，我们可以通过各种方式来评价RTP服务质量，通过此来评价其是否满足客户需求，当然我们也可以在一定程度上直观地感知数据质量：如若1733 Talker发送数据延迟超出一定时间后，1733 Listener 会出现断断续续的卡顿现象，但是误差在一定时间之内时，播放正常。于此，我们可以快速分析并定位工程中可能出现的问题。 后记 AVB任务组在其标准中为了扩大时间确定性需求和范围，新增了一系列底层标准来提升网络性能，并更名为TSN（时间敏感网络）任务组，对于应用于三层的IEEE1733协议依然有效。 相较于现今复杂的TSN协议族，通过基础的时间同步协议和成熟音视频协议解决方案无疑可以快速了解协议内容来构建车载以太网系统，这也是许多OEM首先将车载娱乐子系统升级为以太网并使用AVB标准的主要原因之一。 TSN Systems公司简介 TSN Systems公司成立于2016年，已通过ISO 9001认证，总部位于德国斯图加特，创始人为来自于UMAN和EDAG的时间敏感网络和汽车E / E开发专家。TSN Systems公司专注TSN技术研发，致力于提供专业的测量和分析工具来帮助汽车行业控制复杂度、降低风险。曾给博世、NI、罗德与施瓦茨等公司提供专业产品解决方案。 北汇信息作为TSN Systems公司的中国独家合作伙伴，将为客户提供全面高效的TSN解决方案。 参考文献 IEEE Std 1733 -2011