虹科技术|如何用TSN流识别技术破解航空电子网络的传输难题?

原创 工业通讯 2024-01-10 17:31

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导读



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、高带宽需求以及确保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。



1

航空电子网络面临挑战

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。


2

TSN流识别技术应用场景

用例1:整合TSN桥与TSN终端站


用例2:用TSN终端替换现有终端站


用例3:将现有应用/操作系统与TSN网络集成


用例4:将现有LRU集成到TSN桥


  • 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 被推荐

  • 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。


3

RELY-TSN交换机流识别原理

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。SWICTH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。


4

RELY-TSN交换机流识别配置

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。



虹科是一家在通讯领域,尤其是汽车电子和智能自动化领域拥有超过15年经验的高科技公司,致力于为客户提供CAN、TSN、HSR/PRP、同步IP核/板卡/交换机、IO-Link等全方位的一站式智能互联解决方案。

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