支持TSN技术的交换机系统的研究与实现

发布时间：2021-02-01 01:48

　　如今,新工业革命和互联网的创新发展息息相关。工业互联网作为新型信息技术与工业系统高度融合的结晶,拥有推动网络基础设施升级换代,网络应用由虚拟到实际的强大能力。目前,在工业体系中存在许多种实时协议,但却不是标准以太网,存在易用性差、互操作性低、带宽小却成本高等问题。特别是当前大数据和云计算等进入工业控制领域、IT和OT进行融合,要在保证传输的实时性和确定性的前提下传输大容量数据,此时目前的实时以太网协议就并不适用了。为此业界成立了标准组织为工业上应用的时间敏感型数据制定了新的传输标准,这就是时间敏感网络（Time-Sensitive Networking,简称TSN）,旨在解决现有网络的一些缺点。其中,TSN交换机则是TSN工业网络中最基础的网络设施。本文针对TSN技术中主流标准的原理、算法以及应用场景进行了深入研究,通过对LS1028A芯片的研究与设计,实现了TSN交换机的硬件系统。文章通过对TSN实时内核在OpenIL中的实现,解决了时间敏感流的时钟同步、队列调度等主要功能在交换机系统上的应用。为了验证TSN交换机的性能,本文针对不同技术搭建了多种测试环境进行实验,实现结果表明,该交... 

【文章来源】：武汉邮电科学研究院湖北省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

PTP系统结构

武汉邮电科学研究院硕士学位论文9图2-2PTP网络拓扑PTP协议的具体实现步骤为：首先，PTP网络系统中的各个时钟设备通过周期性地交换带有时间信息的报文，通过这些报文的交换可以进行主从时钟间偏差(Offset)和网络时延(Delay)的计算,以此进行时钟间偏差的校正与时延的补偿。如图2-3所示，假设该四种报文在均匀对称的介质中从主从时钟之间直接交互。由此产生了四个发送和接收的时间点，从这几个时间点间可以得出主从时钟间偏差(Offset)和网络时延(Delay)，这个过程就是打时间戳。图2-3PTP报文交互从图2-3中可以清晰地看出t1,t2是发送Sync报文的时间点,t3,t4则是接收

图 2-2 PTP 网络拓扑PTP 协议的具体实现步骤为：首先，PTP 网络系统中的各个时钟设备通过周期性地交换带有时间信息的报文，通过这些报文的交换可以进行主从时钟间偏差(Offset)和网络时延(Delay)的计算, 以此进行时钟间偏差的校正与时延的补偿。如图 2-3 所示，假设该四种报文在均匀对称的介质中从主从时钟之间直接交互。由此产生了四个发送和接收的时间点，从这几个时间点间可以得出主从时钟间偏差(Offset)和网络时延(Delay)，这个过程就是打时间戳。

【参考文献】：
期刊论文
[1]工控系统典型安全标准解读与思考[J]. 刘晓曼,于广琛,吴雨霖.  信息通信技术与政策. 2019(02)
[2]OPC UA TSN:新工业数据通讯解决方案之研究[J]. Dietmar Bruckner.  智慧工厂. 2018(05)
[3]物联网对计算机通信网络的影响探究[J]. 张晶,刘绍廷,宋振电.  数字通信世界. 2018(01)
[4]一种基于EtherCAT技术的耦合通信板的设计与实现[J]. 赵乾伟.  电子科学技术. 2016(02)
[5]基于Adeos的Linux实时性改造的研究与实现[J]. 杨丰瑞,王兵.  微电子学与计算机. 2015(03)

硕士论文
[1]基于RSVP协议的P2MP功能设计与实现[D]. 连冠宇.东南大学 2018
[2]基于EtherCAT技术的视觉分检系统设计[D]. 张乾坤.山东大学 2017
[3]SDN网络中资源偏好感知的路由与内容缓存机制研究[D]. 房秋生.中国科学技术大学 2016
[4]基于PROFINET通信协议的IO设备研究[D]. 陈雷.合肥工业大学 2016
[5]基于NETCONF的域名系统的设计与实现[D]. 鉴纪凯.北京交通大学 2015



本文编号：3011974