工业互联网产业联盟：基于TSN的端到端网络演算技术研究（2022年）（42页）.pdf

1、 基于 TSN 的端到端网络基于 TSN 的端到端网络演算技术研究演算技术研究 （2022 年）（2022 年）工业互联网产业联盟（工业互联网产业联盟（AII）2023 年年 6 6 月月 声声 明明 本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、观点、建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有（注明是引自其他方的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播，不得在任何公开场合使用报告

2、内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者，本联盟将追究其相关法律责任。工业互联网产业联盟 联系电话：010-62305887 邮箱： 编写组成员（排名不分先后）：陈李昊、张嘉怡、高涛、王童童、熊伟、邓顺义、高一颠、贾雪琴、韩政鑫、刘鹏、何斌、王红春、前前言言邹赛 牵头编写单位：华为技术有限公司 参与编写单位：深圳市三旺通信股份有限公司 中国联合网络通信有限公司 中国移动通信有限公司研究院 网络通信与安全紫金山实验室 西安云维智联科技有限公司 贵州大学 工业互联网产业联盟公众号 T S N 技术发展多年，在标准上也定义了多项T S N 子技术。对于构建或更好地构建端到端T S N 网络方案，或者

3、在更广义的角度，构建提供确定性服务能力的网络方案，还涉及到T S N 标准之外的技术。例如网络演算就是其中的一项关键技术。网络演算面向网络的确定性时延上界、缓存上界的分析，可用于T S N 的有界时延保证的理论基础。本研究项目着力于基于T S N 的端到端网络演算技术研究，考虑网络演算与T S N 数据面调度机制的配合关系，以及网络演算在T S N 控制面方案中的应用。同时，将T S N 应用时工程问题考虑在内，结合T S N 设备和生态，以期望加快T S N 产业化发展与应用落地。目目 录录 1 概述概述.1 2 网络演算介绍网络演算介绍 .1 2.1 网络演算基本概念.1 2.2 确定性网

4、络演算.8 2.3 随机网络演算.13 2.4 网络演算在 AFDX 网络中的应用.15 3 TSN 调度机制与网络演算的关系调度机制与网络演算的关系.17 3.1 基于经验的做法.17 3.2 SP 的时延计算.18 3.3 CBS 的时延计算.19 3.4 ATS 的时延计算.21 3.5 关于时间门控.23 4 应用网络演算的应用网络演算的 TSN 方案方案.23 4.1 服务与流量建模.23 4.2 网络演算与 TSN 配置模型、TSN 方案的关系.25 附录附录 A 确定性方案的本质探讨确定性方案的本质探讨.27 对确定性方案的分类.27 运用网络演算进行性能分析.30 整形的影响.

5、32 参考文献参考文献.35 1 1 1 概述 TSN制定了多种调度机制，简单来讲可以分为同步调度（TAS）和异步调度（SP，CBS，ATS）两大类。基于这些调度机制，配合合理的资源预留，则可以实现对流量的有界时延等保障。为了进行资源预留，TSN定义了三种配置模型，其中两种都需要一个集中的网络控制器功能实体。在网络控制器上，网络演算是属于算法模块的重要功能。网络演算以当前的网络信息和流量信息（包括对端到端时延上界的保障需求）作为输入，基于 TSN 异步调度类机制，计算出网络配置参数，从而帮助实现整体的 TSN 方案。就网络演算与 TSN 的关系，尤其是与 TSN 调度机制的关系，具体而言，就是

6、 TSN 调度机制及其配置参数，会对设备的服务能力即处理报文排队转发时的特征与约束产生显著的影响，而这就是网络演算在对网络设备进行建模时需要重点考虑的。特别是当使用 TSN 异步调度类机制时，网络在不同条件下对流量所能提供的时延保障，不像门控类方案那样可以轻松获得。基于经验的计算方案会带来精度上的误差和使用上的约束，而网络演算基于严谨的数学分析过程，可以成为 TSN 时延分析和网络配置指导的理想工具。本文研究、总结了网络演算的基本概念和方法，TSN 调度机制与网络演算的具体关系，以及基于网络演算的 TSN 方案应用案例。2 2 网络演算介绍网络演算介绍 2.1 网络演算基本概念网络演算基本概念