시간 민감성 네트워킹
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1. 개요
시간 민감성 네트워킹(TSN)은 네트워크 장비가 시간 개념을 갖도록 하여, 실시간 통신을 위한 핵심 기술이다. TSN은 오디오 비디오 브리징(AVB)에서 발전하여, 시간 동기화, 스케줄링, 트래픽 쉐이핑, 경로 선택 및 내결함성을 제공하며, 결정적 네트워크가 필요한 다양한 애플리케이션의 요구 사항을 충족한다. TSN 네트워크의 핵심 요소는 시간 동기화, 스케줄링 및 트래픽 쉐이핑, 통신 경로 선택 및 내결함성이다. IEEE 802.1AS(gPTP)를 사용하여 시간 동기화를 수행하며, 스케줄링 및 트래픽 쉐이핑을 통해 다양한 트래픽 클래스를 동일한 네트워크에서 공존시킨다. IEEE 802.1Qca 및 802.1CB는 통신 경로 선택과 내결함성을 제공한다. 현재 IEEE, IETF, IEC 등에서 관련 표준 개발이 진행 중이며, 산업 자동화, 자동차, 항공 우주 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
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| 시간 민감성 네트워킹 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 네트워킹 프로토콜 |
| 개발 | IEEE 802.1 시간 민감성 네트워킹 태스크 그룹 (IEEE 802.1) |
| 주요 특징 | |
| 목표 | 결정론적이고 낮은 지연 시간의 데이터 전송 보장 |
| 용도 | 산업 자동화 차량용 네트워킹 전문 오디오/비디오 |
| 기술 요소 | |
| 표준 | IEEE 802.1Qbv IEEE 802.1Qca IEEE 802.1Qcc IEEE 802.1AS |
| 주요 기능 | 시간 동기화 트래픽 쉐이핑 경로 예약 폴트 톨러런스 |
| 응용 분야 | |
| 산업 자동화 | 로봇 제어 모션 제어 실시간 데이터 수집 |
| 차량용 네트워킹 | 자율 주행 첨단 운전자 보조 시스템 (ADAS) 차량 내 통신 |
| 전문 오디오/비디오 | 라이브 공연 방송 녹음 |
| 관련 기술 | |
| AVB | 오디오 비디오 브리징 |
| TSN | 시간 민감성 네트워킹 |
| 표준 상세 | |
| IEEE 802.1Qbv | 시간 인지 쉐이퍼 (Time-Aware Shaper) |
| IEEE 802.1Qca | 경로 계산 및 예약 (Path Computation and Reservation) |
| IEEE 802.1Qcc | 스트림 예약 프로토콜 (Stream Reservation Protocol) 및 중앙 집중식 구성 (Centralized Configuration) |
| IEEE 802.1AS | 시간 동기화 (Time Synchronization) |
2. 역사적 배경
정보기술 네트워크 장비는 "시간" 개념이 없어 동기화 및 정밀 타이밍을 제공할 수 없었다. 데이터를 특정 시간 내에 전달하는 것보다 안정적으로 전달하는 것이 중요했기 때문에 지연이나 동기화 정밀도에 제약이 없었다. 평균 홉 지연이 매우 낮더라도 개별 지연은 높을 수 있었고, 네트워크 정체는 전송 계층에서 속도 제한 및 손실 패킷 재전송으로 처리되었지만, 링크 계층에서 정체를 방지할 방법은 없었다. 버퍼가 작거나 대역폭이 부족하면 데이터가 손실될 수 있었고, 과도한 버퍼링은 지연을 증가시켜 결정적인 낮은 지연이 요구될 때는 용납될 수 없었다.
IEEE 802.1에서 지정한 다양한 오디오 비디오 브리징(AVB)/TSN 표준 문서는 결정적 서비스 품질 (QoS)을 갖춘 스위치 이더넷 네트워크 기반 실시간 통신 솔루션에 필요한 세 가지 기본 핵심 구성 요소를 정의한다.
- 시간 동기화: 실시간 통신에 참여하는 모든 장치는 공통된 시간을 공유한다.
- 스케줄링 및 트래픽 쉐이핑: 모든 장치는 통신 패킷 처리 및 전달에 동일한 규칙을 준수한다.
- 통신 경로 선택, 경로 예약 및 내결함성: 모든 장치는 통신 경로 선택, 대역폭 및 시간 슬롯 예약, 내결함성을 위한 경로 사용에 동일한 규칙을 준수한다.
TSN은 초기 오디오 비디오 브리징(AVB)에서 정의된 오디오 및 비디오, 제어 네트워크, 안전 필수 네트워크, 혼합 미디어 네트워크 등 결정적 네트워크가 필요한 애플리케이션의 요구 사항을 충족한다. TSN은 속도 제한 트래픽과 시간 트리거 트래픽을 처리하며, 낮은 우선 순위 트래픽은 최선 노력 방식으로 전달된다.
3. 핵심 구성 요소
표준 이더넷(IEEE 802.3) 및 IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 브리징과 달리, TSN 네트워크에서 시간은 매우 중요하다. 종단간 전송 지연 시간에 대한 엄격하고 협상 불가능한 시간 경계를 가진 실시간 통신을 위해서는 이 네트워크의 모든 장치가 공통 시간 기준을 가져야 하며, 따라서 서로 시계를 동기화해야 한다. 이는 산업용 컨트롤러와 제조 로봇과 같은 통신 스트림의 최종 장치뿐만 아니라 이더넷 스위치와 같은 네트워크 구성 요소에도 해당된다. 동기화된 시계를 통해서만 모든 네트워크 장치가 일제히 작동하고 정확히 필요한 시점에 필요한 작업을 실행할 수 있다.
TSN 네트워크에서 시간 동기화는 GPS 시계로 달성할 수 있지만, 이는 비용이 많이 들고 엔드포인트 장치가 항상 무선 또는 위성 신호에 액세스할 수 있다는 보장이 없다. 이러한 제약으로 인해 TSN 네트워크의 시간은 일반적으로 IEEE 1588 정밀 시간 프로토콜을 사용하여 네트워크 자체를 통해 하나의 중앙 시간 소스에서 직접 배포되며, 이는 이더넷 프레임을 사용하여 시간 동기화 정보를 배포한다. IEEE 802.1AS는 IEEE 1588의 엄격하게 제한된 하위 집합으로, 마이크로초 미만의 정밀도를 가지며 와이파이 라디오(IEEE 802.11)를 통한 동기화를 지원하는 확장 기능을 갖추고 있다. 이 프로파일의 아이디어는 다양한 IEEE 1588 옵션의 방대한 목록을 가정용 네트워크 또는 자동차 또는 산업 자동화 환경의 네트워크에 적용할 수 있는 관리 가능한 소수의 중요한 옵션으로 좁히는 것이다.
스케줄링 및 트래픽 쉐이핑을 통해 사용 가능한 대역폭과 종단 간 대기 시간에 대한 다양한 요구 사항을 가진 서로 다른 우선 순위의 다양한 트래픽 클래스를 동일한 네트워크에서 공존시킬 수 있다.
트래픽 쉐이핑은 트래픽을 부드럽게 하기 위해 프레임/패킷을 시간에 균등하게 분산하는 프로세스를 의미합니다. 소스 및 브리지에서 트래픽 쉐이핑이 없으면 패킷이 "뭉치게"되어 트래픽 버스트로 뭉쳐져 경로를 따라 후속 브리지/스위치의 버퍼를 압도하게 됩니다.
IEEE 802.1Q에 따른 표준 브리징은 8개의 서로 다른 우선 순위를 가진 엄격한 우선 순위 체계를 사용합니다. 프로토콜 수준에서 이러한 우선 순위는 표준 이더넷 프레임의 802.1Q VLAN 태그의 PCP(Priority Code Point) 필드에서 볼 수 있습니다. 이러한 우선 순위는 이미 더 중요하고 덜 중요한 네트워크 트래픽을 구별하지만, 8개의 우선 순위 중 가장 높은 우선 순위에서도 종단 간 전달 시간에 대한 절대적인 보장은 제공할 수 없습니다. 그 이유는 이더넷 스위치 내부의 버퍼링 효과 때문입니다. 스위치가 포트 중 하나에서 이더넷 프레임 전송을 시작한 경우, 가장 높은 우선 순위 프레임이라도 이 전송이 완료될 때까지 스위치 버퍼 내부에서 대기해야 합니다. 표준 이더넷 스위칭에서는 이러한 비결정성을 피할 수 없습니다. 이는 애플리케이션이 단일 이더넷 프레임의 적시 전달에 의존하지 않는 환경, 즉 사무실 IT 인프라에서는 문제가 되지 않습니다. 이러한 환경에서는 파일 전송, 이메일 또는 기타 비즈니스 애플리케이션 자체가 시간 민감성이 제한적이며 일반적으로 전송 제어 프로토콜과 같은 프로토콜 스택 상위 계층의 다른 메커니즘에 의해 보호됩니다. 산업 자동화(프로그래머블 논리 컨트롤러(PLC)와 산업용 로봇) 및 자동차 환경에서는 폐쇄 루프 제어 또는 기능적 안전 애플리케이션이 이더넷 네트워크를 사용하므로 안정적이고 적시적인 전달이 매우 중요합니다. AVB/TSN은 다양한 트래픽 클래스에 대해 서로 다른 시간 슬라이스를 제공하고 제어 시스템 애플리케이션의 연성 및 경성 실시간 요구 사항으로 적시 전달을 보장하는 메커니즘을 추가하여 표준 이더넷 통신을 향상시킵니다. 8개의 개별 VLAN 우선 순위를 활용하는 메커니즘은 유지되어 비TSN 이더넷과의 완전한 하위 호환성을 보장합니다. 보장된 종단 간 대기 시간으로 전송 시간을 달성하기 위해 8개의 이더넷 우선 순위 중 하나 이상을 이미 존재하는 방법(예: IEEE 802.1Q 엄격한 우선 순위 스케줄러) 또는 IEEE 802.1Qav 신용 기반 트래픽 쉐이퍼, IEEE 802.1Qbv 시간 인식 쉐이퍼,[4] 또는 IEEE 802.1Qcr 비동기 쉐이퍼와 같은 새로운 처리 방법에 개별적으로 할당할 수 있습니다.
시간 민감 트래픽은 여러 우선 순위 클래스를 갖습니다. 신용 기반 쉐이퍼 802.1Qav의 경우, 스트림 예약 클래스 A는 125 μs의 전송 주기를 가진 최고 우선 순위이며, 클래스 B는 250 μs의 최대 전송 주기를 가진 두 번째로 높은 우선 순위를 갖습니다. 트래픽 클래스는 사전 구성된 최대 대역폭(오디오 및 비디오 애플리케이션의 경우 75%)을 초과해서는 안 됩니다. 최대 홉 수는 7입니다. 최악의 경우 대기 시간 요구 사항은 클래스 A의 경우 2 ms이고 클래스 B의 경우 50 ms로 정의되지만 신뢰할 수 없는 것으로 나타났습니다.[5][6] gPTP에서 제공하는 포트당 피어 지연과 네트워크 브리지 상주 지연을 더하여 누적 지연을 계산하고 대기 시간 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 제어 트래픽은 세 번째로 높은 우선 순위를 가지며 gPTP 및 SRP 트래픽을 포함합니다. 시간 인식 스케줄러 802.1Qbv는 센서의 실시간 제어 데이터 및 액추에이터로의 명령 스트림에 대한 클래스 CDT를 도입하며, 5 홉에서 100 μs의 최악의 경우 대기 시간과 0.5ms의 최대 전송 주기를 갖습니다. 클래스 CDT는 클래스 A, B 및 제어 트래픽보다 가장 높은 우선 순위를 갖습니다.
3. 1. 시간 동기화
표준 이더넷(IEEE 802.3) 및 IEEE 802.1Q에 따른 이더넷 브리징과 달리, 시간은 TSN 네트워크에서 매우 중요하다. 종단간 전송 지연 시간에 대한 엄격하고 협상 불가능한 시간 경계를 가진 실시간 통신을 위해서는 이 네트워크의 모든 장치가 공통 시간 기준을 가져야 하며, 따라서 서로 시계를 동기화해야 한다. 이는 산업용 컨트롤러와 제조 로봇과 같은 통신 스트림의 최종 장치뿐만 아니라 이더넷 스위치와 같은 네트워크 구성 요소에도 해당된다. 동기화된 시계를 통해서만 모든 네트워크 장치가 일제히 작동하고 정확히 필요한 시점에 필요한 작업을 실행할 수 있다.TSN 네트워크에서 시간 동기화는 GPS 시계로 달성할 수 있지만, 이는 비용이 많이 들고 엔드포인트 장치가 항상 무선 또는 위성 신호에 액세스할 수 있다는 보장이 없다. 이러한 제약으로 인해 TSN 네트워크의 시간은 일반적으로 IEEE 1588 정밀 시간 프로토콜을 사용하여 네트워크 자체를 통해 하나의 중앙 시간 소스에서 직접 배포되며, 이는 이더넷 프레임을 사용하여 시간 동기화 정보를 배포한다. IEEE 802.1AS는 IEEE 1588의 엄격하게 제한된 하위 집합으로, 마이크로초 미만의 정밀도를 가지며 와이파이 라디오(IEEE 802.11)를 통한 동기화를 지원하는 확장 기능을 갖추고 있다. 이 프로파일의 아이디어는 다양한 IEEE 1588 옵션의 방대한 목록을 가정용 네트워크 또는 자동차 또는 산업 자동화 환경의 네트워크에 적용할 수 있는 관리 가능한 소수의 중요한 옵션으로 좁히는 것이다.
IEEE 802.1AS-2011는 IEEE 1588의 모든 프로파일과 마찬가지로 1588의 옵션 중에서 선택하지만, PTP를 유선 이더넷 네트워크 외에도 적용할 수 있도록 아키텍처를 일반화하는 일반화 정밀 시간 프로토콜(gPTP) 프로파일을 정의한다.
데이터 경로 지연을 고려하기 위해 gPTP 프로토콜은 각 브리지 내의 프레임 체류 시간(입구 포트에서 출구 포트로의 타이밍 정보 수신, 처리, 대기열 및 전송에 필요한 시간)과 각 홉의 링크 대기 시간(두 인접 브리지 간의 전파 지연)을 측정한다. 그런 다음 이 계산된 지연은 최적 마스터 클럭 알고리즘에 의해 선택된 브리지의 그랜드마스터(GM) 클럭을 참조하며, 이 클럭은 모든 클럭 마스터(CM) 및 엔드포인트 장치가 동기화를 시도하는 클럭 스패닝 트리 프로토콜이다. 타이밍 메시지와 동기화하지 않는 모든 장치는 타이밍 도메인 경계 밖에 있다.
동기화 정확도는 링크 지연 및 프레임 체류 시간의 정확한 측정에 달려 있다. 802.1AS는 '논리적 합성'을 사용하며, 여기서 로컬 클럭과 GM 클럭 주파수 간의 비율을 사용하여 동기화된 시간을 계산하고, 로컬 및 GM 클럭 주파수 간의 비율을 사용하여 전파 지연을 계산한다.
IEEE802.1AS-2020은 향상된 시간 측정 정확도와 중복성을 위한 다중 시간 도메인 지원을 도입했다.
3. 1. 1. IEEE 802.1AS Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications
IEEE 802.1AS-2011는 IEEE 1588의 모든 프로파일과 마찬가지로 1588의 옵션 중에서 선택하지만, PTP를 유선 이더넷 네트워크 외에도 적용할 수 있도록 아키텍처를 일반화하는 일반화 정밀 시간 프로토콜(gPTP) 프로파일을 정의한다.데이터 경로 지연을 고려하기 위해 gPTP 프로토콜은 각 브리지 내의 프레임 체류 시간(입구 포트에서 출구 포트로의 타이밍 정보 수신, 처리, 대기열 및 전송에 필요한 시간)과 각 홉의 링크 대기 시간(두 인접 브리지 간의 전파 지연)을 측정한다. 그런 다음 이 계산된 지연은 최적 마스터 클럭 알고리즘에 의해 선택된 브리지의 그랜드마스터(GM) 클럭을 참조하며, 이 클럭은 모든 클럭 마스터(CM) 및 엔드포인트 장치가 동기화를 시도하는 클럭 스패닝 트리 프로토콜이다. 타이밍 메시지와 동기화하지 않는 모든 장치는 타이밍 도메인 경계 밖에 있다.
동기화 정확도는 링크 지연 및 프레임 체류 시간의 정확한 측정에 달려 있다. 802.1AS는 '논리적 합성'을 사용하며, 여기서 로컬 클럭과 GM 클럭 주파수 간의 비율을 사용하여 동기화된 시간을 계산하고, 로컬 및 GM 클럭 주파수 간의 비율을 사용하여 전파 지연을 계산한다.
IEEE802.1AS-2020은 향상된 시간 측정 정확도와 중복성을 위한 다중 시간 도메인 지원을 도입했다.
3. 2. 스케줄링 및 트래픽 쉐이핑
트래픽 쉐이핑은 프레임을 균등하게 분산하여 버스트 트래픽으로 인한 네트워크 혼잡을 방지한다.[4] IEEE 802.1Q는 8개의 우선 순위를 기반으로 하는 엄격한 우선 순위 체계를 사용하며, 이는 802.1Q VLAN 태그의 PCP(Priority Code Point) 필드에서 확인할 수 있다. 하지만 이 방식은 가장 높은 우선 순위에서도 종단 간 전달 시간에 대한 절대적인 보장을 제공할 수 없다. 이는 이더넷 스위치 내부의 버퍼링 효과 때문이며, 전송이 시작되면 가장 높은 우선 순위 프레임도 대기해야 하기 때문이다. 이러한 비결정성은 일반적인 사무 환경에서는 문제가 되지 않지만, 산업 자동화 ( 프로그래머블 논리 컨트롤러(PLC), 산업용 로봇) 및 자동차 환경과 같이 폐쇄 루프 제어 또는 기능적 안전 애플리케이션이 이더넷 네트워크를 사용하는 경우에는 안정적이고 적시적인 전달이 매우 중요하다.[4]시간 민감성 네트워킹(TSN)은 다양한 트래픽 클래스에 시간 슬라이스를 제공하고, 제어 시스템 애플리케이션의 실시간 요구 사항을 충족하기 위한 메커니즘을 추가하여 표준 이더넷 통신을 향상시킨다. 8개의 VLAN 우선 순위를 활용하는 메커니즘은 유지되어 비TSN 이더넷과의 하위 호환성을 보장한다. 보장된 종단 간 대기 시간을 달성하기 위해, 8개의 이더넷 우선 순위 중 하나 이상을 IEEE 802.1Qav 신용 기반 트래픽 쉐이퍼, IEEE 802.1Qbv 시간 인식 쉐이퍼,[4] 또는 IEEE 802.1Qcr 비동기 쉐이퍼와 같은 방법에 할당할 수 있다.
시간 민감 트래픽은 여러 우선 순위 클래스를 갖는다. 802.1Qav 신용 기반 쉐이퍼의 경우, 스트림 예약 클래스 A는 125 μs의 전송 주기를 가진 최고 우선 순위이고, 클래스 B는 250 μs의 최대 전송 주기를 가진 두 번째로 높은 우선 순위이다. 트래픽 클래스는 사전 구성된 최대 대역폭(오디오 및 비디오 애플리케이션의 경우 75%)을 초과해서는 안 된다. 최대 홉 수는 7이다. 최악의 경우 대기 시간 요구 사항은 클래스 A의 경우 2 ms이고 클래스 B의 경우 50 ms로 정의되지만 신뢰할 수 없는 것으로 나타났다.[5][6] gPTP에서 제공하는 포트당 피어 지연과 네트워크 브리지 상주 지연을 더하여 누적 지연을 계산하고 대기 시간 요구 사항을 충족하는지 확인한다. 제어 트래픽은 세 번째로 높은 우선 순위를 가지며 gPTP 및 SRP 트래픽을 포함한다. 802.1Qbv 시간 인식 스케줄러는 센서의 실시간 제어 데이터 및 액추에이터로의 명령 스트림에 대한 클래스 CDT를 도입하며, 5 홉에서 100 μs의 최악의 경우 대기 시간과 0.5ms의 최대 전송 주기를 갖는다. 클래스 CDT는 클래스 A, B 및 제어 트래픽보다 가장 높은 우선 순위를 갖는다.
3. 2. 1. AVB credit-based scheduler
요약(summary)이 비어있어 내용을 생성할 수 없습니다. 요약 내용을 제공해주시면 위키텍스트를 생성해 드리겠습니다.3. 2. 2. Enhancements to AVB scheduling
요약(summary)의 내용이 없습니다. 요약의 내용을 넣어주시면 위키텍스트를 생성해 드리겠습니다.3. 2. 3. TSN scheduling and traffic shaping
(내용 없음)3. 3. 통신 경로 선택 및 내결함성
3. 3. 1. IEEE 802.1Qca Path Control and Reservation (PCR)
IEEE 802.1Qca 경로 제어 및 예약(PCR)은 브리지 네트워크에서 여러 경로를 구성하기 위해 중간 스테이션 간의 통신 (IS-IS) 프로토콜에 대한 확장을 지정한다.IEEE 802.1Qca 표준은 소프트웨어 정의 네트워킹 (SDN) 하이브리드 모드와 함께 최단 경로 브리징(SPB)을 사용한다. IS-IS 프로토콜은 기본 기능을 처리하고, SDN 컨트롤러는 전용 서버 노드에서 경로 계산 요소(PCE)를 사용하여 명시적 경로를 관리한다.
IEEE 802.1Qca는 여러 토폴로지를 관리하고, 명시적 전달 경로(각 스트림에 대한 미리 정의된 경로)를 구성하고, 대역폭을 예약하고, 데이터 보호 및 중복성을 제공하며, 흐름 동기화 및 흐름 제어 메시지를 배포하기 위해 제어 프로토콜을 통합한다. 이러한 프로토콜은 동등 비용 트리 (ECT), 다중 스패닝 트리 인스턴스 (MSTI) 및 내부 스패닝 트리(IST) 및 명시적 트리(ET) 프로토콜에서 파생되었다.
3. 3. 2. IEEE 802.1CB Frame Replication and Elimination for Reliability (FRER)
IEEE 802.1CB 프레임 복제 및 안정성 제거(FRER)는 각 프레임의 중복 사본을 여러 개의 분리된 경로를 통해 전송하여 패킷 손실을 허용할 수 없는 제어 애플리케이션에 대한 사전 예방적인 원활한 중복성을 제공한다.패킷 복제는 트래픽 클래스 및 경로 정보를 사용하여 네트워크 혼잡을 최소화할 수 있다. 각 복제된 프레임에는 프레임을 재정렬하고 병합하며 중복을 삭제하는 데 사용되는 시퀀스 식별 번호가 있다.
FRER은 중앙 집중식 구성 관리가 필요하며 802.1Qcc 및 802.1Qca와 함께 사용해야 한다. IEC 62439-3에 지정된 산업용 내결함성 HSR 및 PRP가 지원된다.
4. 현재 프로젝트
4. 1. IEEE 802.1CS Link-Local Registration Protocol
LRP(Link-Local Registration Protocol)는 약 1MB의 더 큰 데이터베이스 크기에 최적화되어 있으며, 증분 업데이트를 지원하여 효율적인 복제를 가능하게 한다. 오래된 데이터를 가진 응답 없는 노드는 자동 폐기된다. MRP는 각 등록된 애플리케이션이 자체 연산 집합을 정의하는 애플리케이션별 프로토콜인 반면, LRP는 애플리케이션 중립적이다.트래픽 스트림이 추가되고 네트워크가 커짐에 따라 MRP 상태 데이터는 1500바이트를 차지하며, 데이터베이스 크기가 비례하여 증가하고 브리지 이웃 간 MRP 업데이트 속도가 느려진다.
4. 2. IEEE 802.1Qdd Resource Allocation Protocol
IEEE P802.1Qdd 프로젝트는 P802.1CS 링크 로컬 등록 프로토콜을 기반으로 구축된 새로운 피어 투 피어 리소스 할당 프로토콜(RAP) 시그널링을 정의하여 분산 구성 모델을 업데이트한다. RAP는 확장성을 향상시키고, 802.1CB FRER에서 여러 경로를 통한 중복 전송 지원, 시퀀스 복구의 자동 구성을 통해 더 많은 수의 스트림에 대한 동적 예약을 제공한다.RAP는 802.1Qch 순환 큐잉 및 포워딩(CQF) 및 P802.1Qcr 비동기 트래픽 셰이핑(ATS)과 같은 TSN 셰이퍼의 '토폴로지 독립적 홉별 지연 시간 계산' 기능을 지원한다. 또한 높은 부하에서 성능을 향상시키고, 프록시 기능 및 향상된 진단을 지원하며, MSRP와의 하위 호환성 및 상호 운용성을 유지한다.
4. 3. IEEE 802.1ABdh Link Layer Discovery Protocol v2
IEEE P802.1ABdh 스테이션 및 미디어 접근 제어 연결 발견 - 멀티프레임 프로토콜 데이터 유닛(LLDPv2) 지원[10][11]은 IETF 링크 상태 벡터 라우팅 프로토콜[12]을 지원하고 프로토콜 메시지의 효율성을 향상시키도록 LLDP를 업데이트한다.4. 4. YANG data models
IEEE 802.1Qcp 표준은 범용 플러그 앤 플레이 (uPnP) 프레임워크를 구현하기 위해 YANG 데이터 모델을 사용하여 MAC (Media Access Control) 브리지, 2포트 MAC 릴레이 (TPMR), 고객 가상 근거리 통신망 (VLAN) 브리지, 프로바이더 브리지와 같은 장비의 상태 보고 및 구성을 제공하고 802.1X 보안 및 802.1AX 데이터센터 브리징 표준을 지원한다.YANG은 NETCONF/RESTCONF와 같은 네트워크 관리 프로토콜을 사용하여 장치 구성을 설정하기 위한 구성 및 상태 데이터, 알림 및 원격 프로시저 호출을 위한 통일 모델링 언어 (UML)이다.
4. 5. DetNet
IETF 결정적 네트워킹(DetNet) 워킹 그룹은 높은 신뢰성과 지연, 손실 및 패킷 지연 변동(지터)에 대한 제한이 있는 결정적 데이터 경로를 정의하는 데 주력하고 있다.[13] 이는 오디오 및 비디오 스트리밍, 산업 자동화, 차량 제어 등에 사용된다.결정적 네트워킹의 목표는 시간 제약적이고 신뢰성이 높은 산업 및 오디오-비디오 애플리케이션을 특수 목적의 필드버스 네트워크에서 IP 패킷 네트워크로 마이그레이션하는 것이다. 이러한 목표를 달성하기 위해 DetNet은 종단 간 지연 요구 사항을 충족하기 위해 리소스 할당을 사용하여 버퍼 크기 및 전송 속도를 관리한다. 여러 경로에 대한 중복성을 통한 서비스 보호와 패킷 손실 및 재정렬을 줄이기 위한 명시적 경로를 사용한다. 동일한 물리적 네트워크는 시간 제약적 예약 트래픽과 일반적인 최선형 트래픽을 모두 처리해야 하며, 사용하지 않은 예약 대역폭은 최선형 트래픽을 위해 해제되어야 한다.
DetNet은 IP 레이어 3 라우팅된 세그먼트에서 소프트웨어 정의 네트워킹 계층을 사용하여 IntServ 및 DiffServ 통합을 제공하며, MPLS 및 IEEE 802.1 AVB/TSN과 같은 기술을 사용하여 하위 레이어 2 브리지된 세그먼트를 통해 서비스를 제공한다.[13]
트래픽 엔지니어링(TE) 라우팅 프로토콜은 DetNet 흐름 사양을 IEEE 802.1Qav 신용 기반 셰이퍼, 회전 시간 스케줄러를 갖춘 IEEE802.1Qbv 시간 트리거 셰이퍼, IEEE802.1Qch 동기화된 이중 버퍼링, 802.1Qbu/802.3br 이더넷 패킷 선점 및 802.1CB 프레임 복제 및 제거와 같은 대기열, 셰이핑 및 스케줄링 알고리즘에 대한 AVB/TSN 제어로 변환한다. 또한 IEEE 802.1CB에서 정의한 프로토콜 상호 작용은 Active Destination MAC 및 VLAN 스트림 식별 기능을 통해 TSN 서브 네트워크 기능을 DetNet 흐름에 알리는 데 사용된다. DetNet 흐름은 대상 MAC 주소, VLAN ID 및 우선 순위 매개변수에 의해 AVB/TSN 서브 네트워크의 송신자와 수신자에 대한 스트림 ID 및 QoS 요구 사항과 일치한다.[14]
5. 표준
시간 민감 네트워킹(TSN) 표준군은 다음과 같다.[15]
| 표준 | 제목 | 상태 | 발행일 |
|---|---|---|---|
| IEEE 802.1BA-2021 | 오디오 비디오 브리징(AVB) 시스템을 위한 TSN 프로파일 | 2021년 12월 12일 | |
| IEEE 802.1AS-2020 | 시간 민감 애플리케이션을 위한 타이밍 및 동기화 (gPTP) | 2020년 1월 30일 | |
| IEEE 802.1AS-rev | 시간 민감 애플리케이션을 위한 타이밍 및 동기화 (gPTP) | 2023년 6월 5일 | |
| IEEE 802.1ASdm | 시간 민감 애플리케이션을 위한 타이밍 및 동기화 - 핫 스탠바이 | 2024년 7월 8일 | |
| IEEE 802.1ASds | 802.3 절 4 반이중 방식의 미디어 접근 제어(MAC) 동작 | 2024년 7월 16일 | |
| IEEE 802.1ASeb | 공지 사용 선택 사항 | 2024년 3월 13일 | |
| IEEE 802.1Qav-2009 | 시간 민감 스트림을 위한 포워딩 및 큐잉 향상 | rowspan=12 | 2010년 1월 5일 |
| IEEE 802.1Qat-2010 | 스트림 예약 프로토콜(SRP) | 2010년 9월 30일 | |
| IEEE 802.1aq-2012 | 최단 경로 브리징(SPB) | 2012년 3월 29일 | |
| IEEE 802.1Qbp-2014 | 동일 비용 다중 경로(최단 경로 브리징용) | 2014년 3월 27일 | |
| IEEE 802.1Qbv-2015 | 스케줄 트래픽 향상 | 2016년 3월 18일 | |
| IEEE 802.1Qbu-2016 | 프레임 선점 (IEEE 802.3br 인터스퍼싱 익스프레스 트래픽 필요) | 2016년 8월 30일 | |
| IEEE 802.1Qca-2015 | 경로 제어 및 예약 | 2016년 3월 11일 | |
| IEEE 802.1Qch-2017 | 순환 큐잉 및 포워딩 | 2017년 6월 28일 | |
| IEEE 802.1Qci-2017 | 스트림별 필터링 및 폴리싱 | 2017년 9월 28일 | |
| IEEE 802.1Qcc-2018 | 스트림 예약 프로토콜(SRP) 향상 및 성능 개선[25] | 2018년 10월 31일 | |
| IEEE 802.1Qcy-2019 | 가상 스테이션 인터페이스(VSI) 검색 및 구성 프로토콜(VDP)[26] | 2018년 6월 4일 | |
| IEEE 802.1Qcr-2020 | 비동기 트래픽 셰이핑[27][28] | 2020년 11월 6일 | |
| IEEE 802.1Q-2022 | 브리지 및 브리지 네트워크 (802.1Qav/at/aq/bp/bv/bu/ca/ci/ch/cc/cy/cr 및 기타 수정 사항 포함) | 2022년 12월 22일 | |
| IEEE 802.1Q-Rev | 브리지 및 브리지 네트워크 (802.1Qcz/Qcj 및 기타 수정 사항 포함) | 2023년 8월 16일 | |
| IEEE 802.1Qcj | 제공자 백본 브리징(PBB) 서비스에 자동 연결 | 2023년 11월 17일 | |
| IEEE 802.1Qcz | 혼잡 격리 | 2023년 8월 4일 | |
| IEEE 802.1Qdd | 자원 할당 프로토콜 | 2024년 3월 10일 | |
| IEEE 802.1Qdj-2024 | TSN을 위한 구성 향상 | 2024년 5월 31일 | |
| IEEE 802.1Qdq | 버스트 트래픽에 대한 셰이퍼 매개변수 설정(경계 지연 시간 필요) | 2024년 6월 4일 | |
| IEEE 802.1Qdt | 우선순위 기반 흐름 제어 향상 | 2024년 7월 17일 | |
| IEEE 802.1Qdv | 순환 큐잉 및 포워딩 향상 | 2023년 11월 14일 | |
| IEEE 802.1Qdw | 소스 흐름 제어 | 2023년 9월 21일 | |
| IEEE 802.1AB-2016 | 스테이션 및 미디어 접근 제어 연결 검색 (링크 계층 검색 프로토콜(LLDP)) | 2016년 3월 11일 | |
| IEEE 802.1ABdh-2021 | 스테이션 및 미디어 접근 제어 연결 검색 - 다중 프레임 프로토콜 데이터 유닛(LLDPv2) 지원 | 2021년 9월 21일 | |
| IEEE 802.1AX-2020 | 링크 집성 | 2020년 5월 29일 | |
| IEEE 802.1CB-2017 | 안정성을 위한 프레임 복제 및 제거 | 2017년 10월 27일 | |
| IEEE 802.1CBdb-2021 | FRER 확장 스트림 식별 기능 | 2021년 9월 22일 | |
| IEEE 802.1CM-2018 | 프론트홀을 위한 시간 민감 네트워킹 | 2018년 6월 8일 | |
| IEEE 802.1CMde-2020 | 새로운 프론트홀 인터페이스, 동기화 및 튜닝 표준을 지원하기 위한 프론트홀 프로파일 향상 | 2020년 10월 16일 | |
| IEEE 802.1CS-2020 | 링크 로컬 등록 프로토콜 | 2020년 12월 3일 | |
| IEEE 802.1CQ | 멀티캐스트 및 로컬 주소 할당 | 2022년 7월 31일 | |
| IEEE 802.1DC | 네트워크 시스템에 의한 서비스 품질 제공 | 2024년 7월 15일 | |
| IEEE 802.1DF | 서비스 제공자 네트워크를 위한 TSN 프로파일 | 2020년 12월 21일 | |
| IEEE 802.1DG | 자동차 차량 내 이더넷 통신을 위한 TSN 프로파일 | 2024년 3월 20일 | |
| IEEE 802.1DP / SAE AS 6675 | 항공 우주 온보드 이더넷 통신용 TSN | 2024년 5월 6일 | |
| IEEE 802.1DU | 컷스루 포워딩 브리지 및 브리지 네트워크 | 2024년 7월 3일 | |
| IEC/IEEE 60802 | 산업 자동화를 위한 TSN 프로파일 | 2024년 4월 29일 |
관련 프로젝트:
6. 응용 분야 (한국 상황)
참조
[1]
웹사이트
IEEE 802.1 Time-Sensitive Networking Task Group
http://www.ieee802.o[...]
[2]
웹사이트
IEEE 802.1 AV Bridging Task Group
http://www.ieee802.o[...]
[3]
웹사이트
'802.1Q-2018 Bridges and Bridged Networks – Revision |'
https://1.ieee802.or[...]
[4]
웹사이트
IEEE 802.1: 802.1Qbv - Enhancements for Scheduled Traffic
http://www.ieee802.o[...]
[5]
웹사이트
On the Validity of Credit-Based Shaper Delay Guarantees in Decentralized Reservation Protocols
https://www.ieee802.[...]
[6]
웹사이트
Class A Bridge Latency Calculations
https://www.ieee802.[...]
[7]
서적
2020 Information Communication Technologies Conference (ICTC)
Lisa Maile, Kai-Steffen Hielscher, Reinhard German
2021-03-25
[8]
웹사이트
IEEE 802.1: 802.1Qbu - Frame Preemption
http://www.ieee802.o[...]
[9]
웹사이트
IEEE P802.3br Interspersing Express Traffic Task Force
http://www.ieee802.o[...]
[10]
웹사이트
P802.1ABdh – Support for Multiframe Protocol Data Units
https://1.ieee802.or[...]
[11]
웹사이트
IEEE 802 PARs under consideration
http://www.ieee802.o[...]
[12]
웹사이트
'Link State Vector Routing (lsvr) -'
https://datatracker.[...]
[13]
웹사이트
'Deterministic Networking (detnet) - Documents'
https://datatracker.[...]
[14]
간행물
'draft-ietf-detnet-ip-over-tsn-01 - DetNet Data Plane: IP over IEEE 802.1 Time Sensitive Networking (TSN)'
https://datatracker.[...]
Balazs Varga, János Farkas, Anew G. Malis, Stewart Bryant
2021-06-08
[15]
웹사이트
Time-Sensitive Networking (TSN) Profiles
https://www.ieee802.[...]
2024-08-10
[16]
웹사이트
IEEE Sa - IEEE 802.1Ba-2011
https://standards.ie[...]
[17]
웹사이트
'802.1BA-Rev – Revision to IEEE STD 802.1BA-2011'
https://1.ieee802.or[...]
[18]
웹사이트
IEEE 802.1AS-2020 Local and Metropolitan Area Networks - Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications
https://standards.ie[...]
[19]
웹사이트
P802.1AS-2020 – Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications
https://1.ieee802.or[...]
[20]
웹사이트
IEEE 802.1AS-2020 Local and Metropolitan Area Networks - Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications - Corrigendum 1: Technical and Editorial Correction
https://standards.ie[...]
[21]
웹사이트
'802.1AS-2020-Revision – Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications'
https://1.ieee802.or[...]
2024-08-10
[22]
웹사이트
P802.1ASdm – Hot Standby
https://1.ieee802.or[...]
[23]
웹사이트
P802.1ASds – Support for the IEEE Std 802.3 Clause 4 Media Access Control (MAC) operating in half-duplex
https://1.ieee802.or[...]
[24]
웹사이트
P802.1ASeb – Optional Use of Announce
https://1.ieee802.or[...]
[25]
웹사이트
802.1Qcc-2018 - IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks--Bridges and Bridged Networks -- Amendment 31: Stream Reservation Protocol (SRP) Enhancements and Performance Improvements
https://standards.ie[...]
[26]
웹사이트
802.1Qcy-2019 - IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks--Bridges and Bridged Networks Amendment 32: Virtual Station Interface (VSI) Discovery and Configuration Protocol (VDP) Extension to Support Network Virtualization Overlays Over Layer 3 (NVO3)
https://standards.ie[...]
[27]
웹사이트
IEEE 802.1Qcr-2020 Local and Metropolitan Area Networks - Bridges and Bridged Networks - Amendment 34: Asynchronous Traffic Shaping
https://standards.ie[...]
[28]
웹사이트
P802.1Qcr – Bridges and Bridged Networks Amendment: Asynchronous Traffic Shaping
https://1.ieee802.or[...]
[29]
웹사이트
IEEE 802.1Q-2022 Local and Metropolitan Area Networks - Bridges and Bridged Networks
https://standards.ie[...]
[30]
웹사이트
'802.1Q-2022 – Bridges and Bridged Networks'
https://1.ieee802.or[...]
[31]
웹사이트
P802.1Q-Rev – Revision to IEEE Standard 802.1Q-2022
https://1.ieee802.or[...]
[32]
웹사이트
IEEE 802.1Qcj-2023 Local and Metropolitan Area Networks - Bridges and Bridged Networks - Amendment 37: Automatic Attachment to Provider Backbone Bridging (PBB) Services
https://standards.ie[...]
[33]
웹사이트
P802.1Qcj – Automatic Attachment to Provider Backbone Bridging (PBB) services
https://1.ieee802.or[...]
[34]
웹사이트
IEEE 802.1Qcj-2023 Local and Metropolitan Area Networks - Bridges and Bridged Networks - Amendment 35: Congestion Isolation
https://standards.ie[...]
[35]
웹사이트
P802.1Qcz – Congestion Isolation
https://1.ieee802.or[...]
[36]
웹사이트
P802.1Qdd – Resource Allocation Protocol
https://1.ieee802.or[...]
[37]
웹사이트
IEEE 802.1Qdj-2024 Local and Metropolitan Area Networks - Bridges and Bridged Networks Amendment 38: Configuration Enhancements for Time‐Sensitive Networking
https://standards.ie[...]
[38]
웹사이트
P802.1Qdj – Configuration enhancements for TSN
https://1.ieee802.or[...]
[39]
웹사이트
P802.1Qdq – Shaper Parameter Settings for Bursty Traffic Requiring Bounded Latency
https://1.ieee802.or[...]
[40]
웹사이트
P802.1Qdt – Priority-based Flow Control Enhancements
https://1.ieee802.or[...]
[41]
웹사이트
P802.1Qdv – Enhancements to Cyclic Queuing and Forwarding
https://1.ieee802.or[...]
[42]
웹사이트
P802.1Qdw – Source Flow Control
https://1.ieee802.or[...]
[43]
웹사이트
IEEE Sa - IEEE 802.1Ab-2016
https://standards.ie[...]
[44]
웹사이트
IEEE 802.1ABdh-2021 Station and Media Access Control Connectivity Discovery — Amendment: Support for Multiframe Protocol Data Units
https://standards.ie[...]
[45]
웹사이트
P802.1ABdh – Support for Multiframe Protocol Data Units
https://1.ieee802.or[...]
[46]
웹사이트
IEEE 802.1AX-2020 Local and Metropolitan Area Networks - Link Aggregation
https://standards.ie[...]
[47]
웹사이트
802.1AX-2020 – Link Aggregation
https://1.ieee802.or[...]
[48]
웹사이트
IEEE Sa - IEEE 802.1Cb-2017
https://standards.ie[...]
[49]
웹사이트
IEEE 802.1CBdb Local and metropolitan area networks -Frame Replication and Elimination for Reliability - Amendment 2: Extended Stream Identification Functions
https://standards.ie[...]
2024-08-10
[50]
웹사이트
P802.1CBdb – FRER Extended Stream Identification Functions
https://1.ieee802.or[...]
[51]
웹사이트
IEEE Sa - IEEE 802.1Cm-2018
https://standards.ie[...]
[52]
웹사이트
802.1CM-2018 – Time-Sensitive Networking for Fronthaul
https://1.ieee802.or[...]
[53]
웹사이트
P802.1CMde – Enhancements to Fronthaul Profiles to Support New Fronthaul Interface, Synchronization, and Syntonization Standards
https://1.ieee802.or[...]
[54]
웹사이트
IEEE Sa - IEEE 802.1Cs-2020
https://web.archive.[...]
[55]
웹사이트
P802.1CS – Link-local Registration Protocol
https://1.ieee802.or[...]
[56]
웹사이트
P802.1CQ: Multicast and Local Address Assignment
https://1.ieee802.or[...]
[57]
웹사이트
P802.1DC – Quality of Service Provision by Network Systems
https://1.ieee802.or[...]
[58]
웹사이트
P802.1DF – TSN Profile for Service Provider Networks
https://1.ieee802.or[...]
[59]
웹사이트
P802.1DG – TSN Profile for Automotive In-Vehicle Ethernet Communications
https://1.ieee802.or[...]
[60]
웹사이트
P802.1DP – TSN for Aerospace Onboard Ethernet Communications
https://1.ieee802.or[...]
[61]
웹사이트
P802.1DU – Cut-Through Forwarding Bridges and Bridged Networks
https://1.ieee802.or[...]
[62]
웹사이트
IEC/IEEE 60802 TSN Profile for Industrial Automation
https://1.ieee802.or[...]
[63]
웹사이트
Express Traffic Task Force''
http://www.ieee802.o[...]
[64]
웹인용
IEEE 802.1 Time-Sensitive Networking Task Group
http://www.ieee802.o[...]
[65]
웹인용
IEEE 802.1 AV Bridging Task Group
http://www.ieee802.o[...]
[66]
웹인용
802.1Q-2018 Bridges and Bridged Networks – Revision |
https://1.ieee802.or[...]
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