Войти
Ethernet с синхронизацией по времени (SAE AS6802) (также известный как TTEthernet или TTE ) определяет стратегию отказоустойчивой синхронизации для построения и поддержания синхронизированного времени в сетях Ethernet и описывает механизмы, необходимые для синхронной коммутации пакетов с запуском по времени для критически важных интегрированных приложений, IMA и интегрированных модульных архитектур. SAE International выпустила SAE AS6802 в ноябре 2011 года.
Сетевые устройства Ethernet с синхронизацией по времени - это устройства Ethernet, которые, по крайней мере, реализуют:
Сетевые устройства TTEthernet - это стандартные устройства Ethernet с дополнительной возможностью настройки и установки надежной синхронизации, синхронной коммутации пакетов, планирования трафика и разделения полосы пропускания, как описано в SAE AS6802. Если возможности трафика с синхронизацией по времени не настроены или не используются, работайте как полнодуплексные коммутируемые устройства Ethernet, соответствующие стандартам IEEE802.3 и IEEE802.1.
Кроме того, такие сетевые устройства реализуют другие детерминированные классы трафика, чтобы обеспечить создание сетей Ethernet со смешанной критичностью. Таким образом, сети TTEthernet предназначены для беспрепятственного размещения различных классов трафика Ethernet.
Внедрение устройства TTEthernet расширяет стандарт Ethernet за счет услуг для удовлетворения критических по времени, детерминированных или важных требований безопасности в конфигурациях с двойным и тройным резервированием для продвинутых интегрированных систем. Коммутационные устройства TTEthernet используются для интегрированных систем и приложений, связанных с безопасностью, прежде всего в аэрокосмической, промышленной системах управления и автомобильной промышленности.
TTEthernet был выбран NASA и ESA в качестве технологии для связи между Orion MPCV и европейским сервисным модулем, и описывается ESA как «лучший выбор для будущих пусковых установок, позволяющих им развертывать концепции распределенной модульной авионики».
Сетевые устройства TTEthernet реализуют службы OSI Layer 2, и поэтому заявлено, что они совместимы со стандартами IEEE 802.3 и сосуществуют с другими сетями и службами Ethernet или классами трафика, такими как IEEE 802.1 Q, на том же устройстве. В текущих реализациях коммутатора TTEthernet предусмотрены три класса трафика и типа сообщений:
Три типа сообщений / класса трафика L2 Три класса трафика охватывают различные типы детерминизма - от мягкого времени до максимального уровня трафик от «более детерминированного» до «очень детерминированного» (максимальная задержка, определенная для каждого виртуального диска) до «строго детерминированного» (фиксированная задержка, мкс-джиттер), тем самым создавая детерминированную унифицированную сетевую технологию Ethernet. В то время как стандартный полнодуплексный коммутируемый Ethernet обычно является наилучшим или более детерминированным, синхронизированный по времени трафик привязан только к системному времени и планированию трафика, а не к приоритетам. Его можно рассматривать как трафик с наивысшим приоритетом по сравнению с трафиком VLAN 802.1Q с наивысшим приоритетом.
TTEthernet (т.е. коммутатор Ethernet с SAE AS6802) объединяет модель отказоустойчивости и управления отказами. Коммутатор TTEthernet может реализовать надежное управление избыточностью и интеграцию потока данных (потока данных) для обеспечения передачи сообщений даже в случае отказа коммутатора. SAE AS6802, реализованный на коммутаторе Ethernet, поддерживает проектирование архитектур синхронных систем с определенной гипотезой сбоя.
Гипотеза единичного отказа, гипотеза двойного отказа и устойчивость к произвольным нарушениям синхронизации определяют основную концепцию отказоустойчивости в сети Ethernet с синхронизацией по времени (на основе SAE AS6802).
Согласно гипотезе единичного отказа, сеть Ethernet с синхронизацией по времени (SAE AS6802) предназначена для того, чтобы выдерживать либо отказ конечной системы с произвольным отказом, либо отказ коммутатора с несогласованным пропуском. Коммутаторы в сети Ethernet с синхронизацией по времени могут быть настроены для выполнения функции защиты центральной шины. Функция защиты центральной шины гарантирует, что даже если набор оконечных систем станет произвольно неисправным, она маскирует общесистемное влияние этих неисправных оконечных систем, преобразовывая режим отказа-произвольного отказа в режим отказа с непоследовательным пропуском. Режим произвольно ошибочного отказа также включает в себя так называемое поведение «болтовня-идиот». Таким образом, переключатели Ethernet с синхронизацией по времени устанавливают границы локализации сбоев.
Согласно гипотезе двойного отказа, сети Ethernet с синхронизацией по времени предназначены для работы с двумя неисправными устройствами с отказом-несогласованностью-пропуском. Эти устройства могут быть двумя конечными системами, двумя коммутаторами или конечной системой и коммутатором. Сценарий последнего отказа (например, отказ конечной системы и коммутатора) означает, что сеть Ethernet с синхронизацией по времени допускает несогласованный канал связи между конечными системами. Этот режим отказа является одним из самых сложных для преодоления.
Сети Ethernet с синхронизацией по времени предназначены для выдерживания переходных нарушений синхронизации даже при наличии постоянных отказов. Согласно гипотезе как об одиночном, так и о двойном отказе, Ethernet с синхронизацией по времени обеспечивает свойства самостабилизации. Самостабилизация означает, что синхронизация может восстановиться даже после временного сбоя на множестве устройств в распределенной компьютерной сети.
Управляемый по времени трафик планируется периодически и в зависимости от архитектуры, скорости линии (например, 1GbE), топологии и модели вычислений с контролем петли, работающие на частоте 0,1-5 (+) кГц, с использованием модели вычислений и связи с синхронизированной архитектурой (TTA). Жесткое реальное время возможно на уровне приложений благодаря строгому детерминированию, контролю за дрожанием и согласованию / синхронизации между задачами и запланированным обменом сетевыми сообщениями.
В архитектурах L-TTA (Loosely TTA) с синхронной сетью TTEthernet, но с часами локального компьютера, отделенными от времени системы / сети, производительность контуров управления может быть ограничена. В этом случае передачи с синхронизацией по времени обязательно циклически планируются, и поэтому задержки между процессами на прикладном уровне могут быть большими, например с плезиохронными процессами, работающими на своих собственных локальных часах и цикле выполнения, как это наблюдается в системах, использующих циклические шины MIL-STD-1553 B, до двукратного интервала передачи из-за выпущенных пакетов ожидание запланированной передачи в источнике и запуска принимающего процесса в пункте назначения.
Трафик с ограниченной скоростью - это еще один периодический класс трафика, зависящий от времени, и он должен быть смоделирован для согласования с синхронизированным по времени трафиком (и наоборот) для достижения максимального требования к задержке и джиттеру. Однако даже там, где сумма выделенных полос пропускания меньше, чем пропускная способность, предоставляемая в каждой точке сети, доставка по-прежнему не гарантируется из-за, например, потенциального переполнения буфера в очередях коммутаторов и т. Д., Чего не дает простое ограничение пропускной способности. гарантия избегаются.
Трафик Best Effort будет использовать пропускную способность сети, не используемую трафиком с ограничением скорости и синхронизацией по времени.
В устройствах TTEthernet этот класс трафика не может мешать детерминированному трафику, так как он находится в своей собственной отдельной буферной памяти. Более того, он реализует внутреннюю архитектуру, которая изолирует трафик с максимальной эффективностью на разделенных портах от трафика, назначенного другим портам. Этот механизм может быть связан с детализированной политикой IP-трафика, чтобы обеспечить более надежное управление трафиком, чем VLAN с буферизацией FIFO.
В 2008 году было объявлено, что Honeywell будет применять эту технологию в приложениях в аэрокосмической отрасли и индустрии автоматизации. В 2010 году было показано, что реализация на базе коммутатора работает лучше, чем системы с общей шиной, такие как FlexRay для использования в автомобилях. С тех пор Ethernet с синхронизацией по времени был реализован в различных промышленных, космических и автомобильных программах и компонентах.
