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TSN(Time-Sensitive Networking, 시간 민감형 네트워크)은 이더넷 기반 네트워크의 결정적인 통신을 구현하도록 설계된 일련의 표준입니다. TSN은 서로 다른 결정적 네트워크 요구 사항에 다양한 도구를 제공합니다.
스케줄 트래픽(IEEE 802.1Qbv) 및 프레임 선점(IEEE 802.1Qbu & 802.3br)은 다중 홉에서 초저지연을 달성하는 데 사용할 수 있는 가장 적절한 TSN 도구입니다. 스케줄 트래픽은 서로 다른 유형의 트래픽에 전용 시간 슬롯을 할당하여 작동하며 이는 TDMA(Time-Division Multiple Access, 시분할 다중 접속)와 유사합니다. 그러나 네트워크를 통과하는 프레임에 지연 시간이 없도록 보장하는 방식으로 각 네트워크 홉의 전용 시간 슬롯을 구성하는 일은 말처럼 쉽지 않습니다.
이더넷 네트워크에서 “그린 웨이브” 타기
도시의 도로에서 차를 운전할 때 그린 웨이브를 만나는 건 항상 기분 좋은 경험입니다. 그린 웨이브는 일련의 신호등(보통 3개 이상)이 여러 교차로에서 하나의 주된 방향으로 연속적인 교통 흐름을 만들도록 조정될 때 발생합니다. 신호등은 서로의 거리와 예상되는 차량 속도에 따라 구성되어야 합니다.
Source: https://en.wikipedia.org/wiki/Green_wave#/media/File:GreenWave.gif
이더넷 네트워크도 이와 유사합니다. 스케줄 트래픽의 그린 웨이브는 일련의 브리지와 엔드 스테이션이 여러 홉에 걸쳐 스케줄링된 스트림에 연속적인 트래픽 흐름을 실현하도록 조정한 방식으로 구성될 때 발생합니다. 이 네트워크를 구성할 때는 케이블, 브리지 지연은 물론 링크 속도도 고려해야 합니다.
브리지 또는 엔드 스테이션의 Qbv 활성 전송 포트 각각에는 게이트 매개변수 테이블이 있습니다. 게이트 매개변수 테이블의 특징은 다음과 같습니다.
기준 시간: 스케줄이 시작되는 시간
주기 시간: 제어 목록 인덱스가 0으로 반환된 후의 시간
제어 목록: 어떤 대기열이 얼마나 오랫동안 열려 있는지 또는 닫혀 있는지를 보여주는 항목을 정렬한 목록
스케줄 트래픽을 빠르게 구성하면서 이것이 예상대로 작동하는지 확인하기
여러 홉에서 스케줄 트래픽을 구성하여 그린 웨이브를 달성하는 간편한 솔루션 중 하나는 기준 시간을 사용하여 케이블 및 브리지 지연을 보상하는 것입니다. 예를 들어 위에 제시된 간단한 네트워크 토폴로지의 경우 발신자 1의 기준 시간을 0.0으로 하여 시작할 수 있습니다. 브리지 1에서 기준 시간은 발신자 1 및 브리지 1 사이의 케이블 지연 시간에 프레임이 브리지 1을 통과하는 데 소요된 시간을 더한 값입니다. 스토어-앤-포워드 브리지의 경우 프레임 길이도 고려해야 합니다. 컷스루 브리지의 경우 이를 무시할 수 있습니다.
이 공식을 일반화하면 홉이 n개일 때 기준 시간은 다음과 같이 설정합니다.
이와 동일한 접근 방식을 더 복잡한 네트워크 토폴로지, 복수의 발신자 및 수신자가 있는 다중 스트림에도 사용할 수 있습니다. 케이블 및 브리지 지연은 동적으로 계산할 수 있습니다. 새 스트림이 네트워크에 합류하거나 트래픽 상황이 변화할 때 그린 웨이브를 유지하기 위해 CNC 및 CUC에서 네트워크 구성을 실시간으로 업데이트할 수 있습니다.
엔드 투 엔드 지연 시간 측정만으로는 충분하지 않습니다.
원하는 초저지연을 달성하려면 엔드 투 엔드 지연 시간 측정만으로는 충분하지 않습니다. 시간 및 여러 홉에 따라 스케줄 스트림의 안정성을 평가하는 지표는 네트워크의 서로 다른 지점에서 수집해야 합니다. 스케줄 트래픽을 평가하는 가장 중요한 지표는 다음과 같습니다.
주어진 스케줄 스트림의 각 프레임 부분에 예상한 도착 시간과의 편차• 최대 양의 편차• 최대 음의 편차• 평균 편차
스케줄 트래픽 시간별 히스토그램 - 예: 다음 시간 동안 수신한 프레임 수•예상 시간에서 0..100ns•예상 시간에서 100..500ns•예상 시간에서 0.5..2us
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