Войти
Детерминированная сеть (DetNet) - это попытка рабочей группы IETF DetNet изучить реализацию детерминированных путей данных для реального времени <8. 9>приложения с чрезвычайно низкой скоростью потери данных, вариацией задержки пакетов (джиттер) и ограниченной задержкой, такие как потоковое аудио и видео, промышленная автоматизация и управление транспортными средствами.
DetNet работает на маршрутизируемых сегментах IP уровня 3, используя уровень программно-определяемой сети для обеспечения IntServ и DiffServ интеграция и предоставляет услуги через более низкие сегменты моста уровня 2 с использованием таких технологий, как MPLS и IEEE 802.1 Time-Sensitive Networking. Deterministic Networking направлена на миграцию критичных по времени, высоконадежных промышленных приложений управления и аудио-видео из специализированных сетей Fieldbus (HDMI, CAN bus, PROFIBUS, RS-485, RS-422 / RS-232 и I²C ) для пакетных сетей и в частности IP. DetNet будет поддерживать как новые приложения, так и существующие ИТ-приложения в одной физической сети.
Для поддержки приложений реального времени DetNet реализует резервирование ресурсов плоскости данных в промежуточных узлах на пути потока данных, вычисление явных маршрутов, которые не зависят от топологии сети, и перераспределение пакетов данных во времени и / или пространство для доставки данных даже при потере одного пути.
Стандартная ИТ-инфраструктура не может эффективно обрабатывать данные, чувствительные к задержкам. Коммутаторы и маршрутизаторы используют принципиально неопределенные алгоритмы обработки пакетов / кадров, что может привести к спорадическому потоку данных. Распространенным решением для сглаживания этих потоков является увеличение размеров буфера, но это отрицательно сказывается на задержке доставки, поскольку данные должны заполнить буферы до начала передачи на следующий коммутатор или маршрутизатор.
IEEE Time-Sensitive Networking группа задач определила детерминированные алгоритмы для организации очередей, формирования и планирования, которые позволяют каждому узлу распределять полосу пропускания и задержку в соответствии с требованиями каждого потока данных, вычисляя буфер размер на сетевом коммутаторе. Те же алгоритмы могут использоваться на более высоких сетевых уровнях для улучшения доставки IP-пакетов и обеспечения взаимодействия с оборудованием TSN, если оно доступно.
Приложения из разных областей часто имеют принципиально похожие требования, которые могут включать:
Для уменьшения Потеря пакетов, связанная с конфликтом, ресурсы, такие как буферное пространство или полоса пропускания канала, могут быть назначены потоку на пути от источника к месту назначения. Поддержание адекватной буферной памяти на каждом узле также ограничивает максимальную сквозную задержку. Максимальная скорость передачи и максимальный размер пакета должны быть явно определены для каждого потока.
Каждый сетевой узел на пути не должен превышать эти скорости передачи данных, поскольку любой пакет, отправленный вне запланированного времени, требует дополнительной буферизации на следующем узле, которая может превышать выделенные ему ресурсы. Для ограничения скорости передачи данных на входных портах применяются функции контроля трафика и формирования. Это также защищает обычный ИТ-трафик от некорректных источников DetNet. Поля времени выполнения в пакетах и субмикросекундная временная синхронизация между всеми узлами используются для обеспечения минимальной сквозной задержки и устранения нерегулярной доставки (дрожания). Джиттер снижает воспринимаемое качество аудиовизуальных приложений, а управляющие сетевые приложения, построенные на основе протоколов последовательной связи, вообще не могут справиться с дрожанием.
Потеря пакетов также может быть результатом ошибок носителя и отказов оборудования. Репликация и устранение пакетов, а также кодирование пакетов обеспечивают защиту услуг от этих сбоев.
Репликация и устранение работают путем распределения данных по нескольким явным путям и их повторной сборки по порядку рядом с местом назначения. Порядковый номер или временная метка добавляется к пакету потока DetNet или транспортного протокола, затем дублирующиеся пакеты удаляются, а неупорядоченные пакеты переупорядочиваются на основе информации о последовательности и журналов передачи, также соблюдая ограничения задержки потока. накладывает ограничения на переупорядочивание, поскольку пакеты с нарушением порядка влияют на джиттер и требуют дополнительной буферизации.
Различная длина пути также требует дополнительной буферизации для выравнивания задержек и обеспечения ограничений полосы пропускания после восстановления после сбоя. Репликация и устранение могут использоваться несколькими узлами DetNet для улучшения защиты от множественных сбоев. Кодирование пакетов использует несколько единиц передачи для каждого пакета, добавляя избыточность и информацию для исправления ошибок из нескольких пакетов в каждую единицу передачи.
В ячеистых сетях события топологии, такие как сбой или восстановление, могут повлиять на поток данных даже в удаленных сегментах сети. Побочным эффектом изменения маршрута является доставка пакетов вне очереди.
Сети реального времени часто основаны на физических кольцах с простым протоколом управления и двумя портами на устройство для резервных путей, хотя это происходит за счет увеличения количества переходов и задержки. Маршруты DetNet обычно определяются явно и не изменяются (по крайней мере, немедленно) в ответ на события сетевой топологии, поэтому нет прерываний из-за согласования протоколов маршрутизации или мостового соединения. Явные маршруты могут быть установлены с помощью RSVP-TE, сегментной маршрутизации, IS-IS, пути MPLS-TE с коммутацией меток (LSP) или уровня программно определяемой сети.
Рабочая группа IETF по архитектуре управления трафиком и сигнализации (TEAS) поддерживает протоколы MPLS-TE LSP и RSVP-TE. Эти протоколы маршрутизации инженерии трафика (TE) преобразуют спецификацию потока DetNet в элементы управления IEEE 802.1 TSN для построения очереди, формирования и планирования алгоритмов, таких как формирователь на основе кредита IEEE 802.1Qav, формирователь с синхронизацией по времени IEEE802.1Qbv с чередующимся планировщиком времени, IEEE802.1Qch синхронизированная двойная и тройная буферизация, приоритет пакетов Ethernet 802.1Qbu / 802.3br, а также репликация и исключение кадров 802.1CB для надежности. Взаимодействие протоколов, определенное IEEE 802.1CB, используется для объявления возможностей подсети TSN потокам DetNet через функции идентификации MAC активного назначения и потока VLAN. Потоки DetNet сопоставляются по MAC-адресу назначения, идентификатору VLAN и параметрам приоритета с идентификатором потока и требованиями QoS для говорящих и слушателей в подсети AVB / TSN.
IETF предусматривает следующие варианты использования:
