探秘TSN：如何讓實時網絡通信變得既快速又可靠？

TSN，全稱Time-SensitiveNetworking，中文名稱為時間敏感型網絡，它是目前國際產業界正在積極推動的全新工業通信技術，也是下一代網絡技術的核心。

?TSN技術簡介

時間敏感網絡（Time-Sensitive Networking，TSN）是在IEEE 802.1標準以太網框架下制定的新一代標準以太網技術, 運行在OSI 模型中的數據鏈路層，如圖1所示，TSN技術源于標準以太網的隊列傳輸機制，網絡幀格式也是采用包含VLAN 標簽的標準以太網幀格式。

圖1TSN的IEEE802.1框架

在標準層面，IEEE 802.1時間敏感網絡工作組發布了一套用于工業和汽車網絡的開放實時以太網標準TSN，包括IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qcc、IEEE 802.1AS 等標準，如圖2所示，旨在降低布線成本，打破信息孤島，同時在通信過程中傳輸不同時間敏感性的數據。

圖2TSN的協議簇

借助 TSN 技術的優勢，可將 TSN 網絡交換機（即支持 TSN 技術的交換機）部署到工業互聯網網絡環境，實現智能制造、5G 融合、無人駕駛等應用，如圖3所示。

TSN時間同步技術應用實踐當前時間敏感網絡技術已經成為包括芯片廠商、通信設備廠商、自動化廠商、相關行業組織以及各類研究機構在內的產業鏈各個組成環節關注的熱點，我司緊跟科技創新發展的新趨勢，推出了搭載TSN技術的M62xx-T系列核心板。

M62xx-T系列核心板板載處理器為德州儀器（TI）推出的支持多協議千兆位(Gb)時間敏感網絡(TSN)處理器系列。這款高度集成的新型Sitara AM6x處理器可提供工業級可靠性，有四核和雙核Arm Cortex-A53兩種處理器型號可選：M6234和M6232，可滿足工廠自動化、電機驅動和電網基礎設施等應用中快速增長的工業4.0需求。Sitara AM6x處理器通過子系統支持TSN標準和其它工業協議下的千兆位傳輸速率，可在單一網絡上融合以太網和實時數據傳輸。這一特性對于工業4.0應用中的實時通信至關重要，可在工廠中實現可重新配置軟件的網絡物理系統。在通信網絡中，許多業務的正常運行都要求網絡時間同步。時間同步包括頻率和相位兩個方面的同步，通過時間同步可以使得整個網絡各設備之間的頻率和相位差保持在合理的誤差范圍內。本文基于M6234-T核心板，對其TSN時間同步功能進行了全方位的測試，測試結果可為用戶進行TSN技術選型提供參考。

1. 測試環境

內核版本，如圖5所示：

圖5 內核版本

• ptp4l版本，如圖6所示：

圖6ptp4l版本

2.ptp4l命令，如圖7所示圖7ptp4l命令3.創建ptp配置文件，文件內容如圖8所示圖8ptp4l配置文件4.Master側配置，如圖9所示圖9Master側配置方法5.Slave側配置圖10ptp測試結果圖10的測試結果說明如下：

• Master offset，表示ptp協議中定義的主從端時間差（單位：ns）；
• s0、s1、s2，指示器顯示時鐘伺服的不同狀態：s0表示已解鎖，s1 表示時鐘步進，s2 表示已鎖定。如果伺服處于已鎖定狀態(s2)，并且 pi_offset_const 選項在配置文件中設置為負值，則時鐘不會步進，而只會緩慢調整；
• freq，表示時鐘的頻率調整（以十億分率(ppb)為單位）；
• path delay，表示從主時鐘發送的同步消息的預計延遲（以納秒為單位）。

由上可知M6234-T核心板的TSN時間同步性能參數中，單跳時延小于525ns，抖動小于20ns，時間同步精度20ns。