時間敏感網絡
關注創建者：經緯恒潤 創建時間：2020-02-25
時間敏感網絡的視頻教程
1-96基于matlab的GMDH神經網絡對YPML120 時間序列進行預測
基于matlab的GMDH神經網絡對YPML120 時間序列進行預測，輸出訓練數據和測試數據的結果，及預測均方根誤差結果和正態分布。數據可更換自己的，程序已調通，可直接運行。 購買后可下載視頻中的源程序文件。
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網絡研討會丨耐久性數字孿生系統：如何以智能方式安排維護時間
網絡研討會丨耐久性數字孿生系統：如何以智能方式安排維護時間 1. 創建具有損傷預測功能的數字孿生系統； 2. 耐久性數字孿生的實際應用案例及其價值。
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時間敏感網絡的實例教程
今天我們就來聊一聊時間敏感網絡（TSN），讓大家快速了解這一技術。話不多說，大家坐穩扶好，我們這就開始啦~
TSN是什么？它能給我們提供什么？
TSN的全稱是Time Sensitive Network即：時間敏感網絡（TSN）。大家通過這個名字就大致可以看出其和網絡上的時間，是傳輸的延時有關。的確，服務時間敏感應用及系統，保證數據在時間內以時間抖動進行傳輸，是TSN的重要目的之一。
隨著EE架構的升級，未來架構會向著Domain和Zonal型架構發展，除了影音娛樂域之外，以太網也會被應用到諸如車身域，底盤域，ADAS以及主干網上。更為復雜的應用場景，更多的數據類型將給我們的車載網絡提出了更高的要求。
圖1 Zonal架構舉例
以圖1的Zonal架構示意為例，系統在處理傳感器數據，發布控制指令等過程中，對于網絡提出了很多需求，諸如：
? 低延遲需求：系統中涉及的一些安全相關類數據，有低延遲的需求。
? 高魯棒性需求：安全相關類數據對于丟幀或者誤傳的容忍度很低。系統中對此類數據，通過復制發送和多通路發送來實現冗余處理，以提高系統的安全等級。
? 時間同步需求：流媒體的同步播放，傳感器的數據融合，精準控制指令的發布需要車內節點的時鐘同步來保證。
? 監控及安全需求：TBOX的外來數據監控過濾，及車內關鍵節點數據監控過濾。
表1車載通信數據分類
同時，根據IEEE 的數據，未來車載數據可大致按照表1分類。我們在表中除了可以發現圖1提出的需求之外，還可以看到安全相關類數據的延遲需求為小于1ms，而時間敏感網絡AVB無法滿足這樣的延遲需求。
展開 然而，并不是每個人都有時間參加面對面的培訓課程或研討會。貼心如B&K，為大家準備了聲學與振動免費網絡培訓。
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展開 圖中所示為錨定NR-U的控制平面 (CP) 路由；用戶平面 (UP) 路由取決于網絡設計；1. 5G核心網絡；2. 演進分組核心 （圖源：Qualcomm）
NR-U應該與已經部署的IEEE 802.11/Wi-Fi系統實現合理共存。
6GHz頻段的增加為Wi-Fi和5G帶來了更多帶寬。使用錨定NR-U將其他授權或共享頻段組合為錨，支持授權輔助訪問或諸如公民寬帶無線業務 (CBRS) 頻段的共享頻段，并將促進部署，從而憑借更高的5G速度提供更好的用戶體驗。此外，獨立的NR-U支持完全使用非授權頻段來部署5G專用網絡。
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時間敏感網絡 (TSN) 中的5G
TSN是由IEEE 802.1工作組的時間敏感網絡 (TSN) 任務組開發的一系列標準。TSN將充當信息技術網絡（管理業務流程和分析）與操作技術網絡（管理在生產車間運行的實際設備）之間的重要橋梁。
TSN系列標準將為時間關鍵型數據提供具有準確性保證的網絡，非常適用于從傳感器、計算機視覺應用等接收數據的控制系統。
現在，工業4.0和工業物聯網（IIoT）已在汽車、石油和天然氣、公用事業、食品和飲料、制藥等工業垂直市場中進行部署。
展開 （3）實時性與確定性
時間敏感網絡(TSN)：通過IEEE 802.1標準（如時間同步、流量整形）保障關鍵任務（如剎車控制、ADAS）的低延遲（<1ms）和確定性，避免傳統以太網的"盡力而為"問題；
多業務共存：可同時傳輸安全關鍵數據（控制指令）和非關鍵數據（娛樂流量），互不干擾。
（4）成本與標準化優勢
減少線束成本：單對非屏蔽雙絞線（如100BASE-T1）替代復雜線束，降低重量和成本；
產業鏈成熟：以太網技術已被IT行業驗證數十年，芯片、協議棧成熟，且支持DoIP（診斷 over IP）等標準化協議，簡化開發；
（5）面向未來的擴展性
車云協同與V2X：支持5G/V2X集成，實現車-路-云實時通信，為智慧交通奠定基礎。
功能安全與信息安全：基于以太網的防火墻、加密（如MACsec）更易實現符合ISO 21434的網絡安全要求。
三、車載以太網的技術架構
車載以太網(Automotive Ethernet)基本遵循OSI七層網絡模型，但在某些層面上進行了優化和簡化，以適應汽車電子系統的需求。
1、車載以太網與常規以太網的主要區別
網絡模型層級之間的區別：
（1）傳輸層
常規以太網的傳輸層會根據具體場景選擇UDP或者TCP協議，在需要面向連接、高可靠性場景中選擇TCP協議，在對實時性更高，需要高速傳輸的場景下選擇無邊車接的UDP協議，車載以太網中也會根據具體場景選擇對應傳輸層協議，大部分場景中使用實時性更高的UDP協議。
（2）網絡層
車載以太網的網絡層使用標準的IPv4/IPv6，同時配合DoIP和SOME/IP進行診斷和ECU之間的高效通信。
a. 普通數據通信→IPv4/IPv6；
b.
展開 以上特性對于時間敏感網絡的應用來說相當重要，就拿沉浸式AR和VR來說，限制其體驗的不僅是網速、設備性能和屏幕分辨率，還有傳輸速率和延遲，造成了體驗中的暈眩感和割裂感。
不同QAM星座圖對比 / 萊特波特
而新標準將Wi-Fi 6上的PHY物理層特性幾乎都提高了一倍，比如Wi-Fi 7的調制階數最高支持到4096 QAM，如此一來每個子載波可對12位數據進行編碼，而不是1024QAM的10位，實現了20%的速率提升。上一代的8x8 MIMO增加至新標準中的16x16 MIMO，信道大小更是可以支持到320MHz。這樣一來，在最大空間流下，Wi-Fi 7的速度可以達到46.4 Gbps，在新特性多鏈路操作（MLO）下，甚至可以達到70 Gbps的速率。
此外，Wi-Fi 7同樣支持Wi-Fi 6E中新增的6GHz頻段。這一頻段對新標準來說非常重要，因為這是唯一具備充足連續頻譜的頻段，從而保證320MHz的信道大小。不過當前6GHz的頻段還未在全球普及商用，比如歐盟就只開放了5945-6425 MHz的頻段，因此只有中心頻率編號為31的320MHz信道才可以使用。相信Wi-Fi 7正式發布后，這一情況會有所改善。
多鏈路操作用上不同頻段
Wi-Fi 7引入的一個新特性就是上面提到的多鏈路操作（MLO），執行MLO時，多個鏈路公用MAC網絡層，并采用單獨的物理層，這樣支持該特性的AP還是基站都能在多個頻段上同時執行發射或接收操作，比如5GHz和6GHz。這樣極大地增加了吞吐量，同時降低了延遲。
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（3）實時性與確定性
時間敏感網絡(TSN)：通過IEEE 802.1標準（如時間同步、流量整形）保障關鍵任務（如剎車控制、ADAS）的低延遲（<1ms）和確定性，避免傳統以太網的"盡力而為"問題；
多業務共存：可同時傳輸安全關鍵數據（控制指令）和非關鍵數據（娛樂流量），互不干擾。
TSN即時間敏感網絡，它與5G技術主要用于解決工業物聯網難題。在技術應用方面，目前由中國新科集團、烽火科技、大唐移動與中國移動合作，建成了全國首個全流程5G智能制造生產線。該生產線基于5G的工業控制互操作，工廠自動化線體效率提升了70%，總體制造運營效率較改造前提升30%以上。
4）基于時間敏感網絡的時間同步功能（TSN）對接收到的時間同步的幀正確處理的功能。
5）服務品質（QoS）
對優先級流量正確處理和實現不同流量整形策略的功能，包括基于優先級的服務品質、基于WRR轉發數據包功能、PCP字段覆蓋功能、優先級映射功能、支持漏桶算法功能等。
TSN的前情回顧
TSN（Time-Sensitive Networking，時間敏感型網絡）技術的前身是AVB（Audio/Video Bridging，音視頻橋接）技術。
主要研究方向：組網與交換技術、時間敏感網絡。
郭彥濤 男，(1964—)，博士，研究員。主要研究方向：通信與信息網絡。
TSN (時間敏感網絡)相關協議的就是用來解決這些問題。
總而言之，在車載軟件中，以太網技術是支持車載SOA架構風格的關鍵技術基礎。
3.5.4 SOA 與 微服務
在汽車軟件開始向 SOA 架構轉型時，大型互聯網服務基本上都已經轉向了微服務架構風格。那么，SOA與微服務的異同點是什么？汽車軟件也會走向微服務架構嗎？
這就是為以太網開發時間敏感型網絡（TSN）功能的動機。
Avnu聯盟主席、英特爾的技術營銷戰略家Greg Schlechter說：“TSN始于AVB（A/V bridging）。然后，在汽車領域，他們說，‘我們需要在將A/V用到車上’。因此，我們進行了改進。
而基于AVB的下一代協議TSN（時間敏感網絡）可以提供非常優秀的實時性。
以太網通訊設計過程包含對服務實例進行通訊協議相關的信息配置。由于SOA架構中包含多個應用實體之間的多通路通信過程，且這些通信通常是網狀通信，因此需要在各個實體節點之間建立中間路由、轉化等。
AVNU： 致力于推進AVB/TSN時間敏感網絡在汽車領域的應用，使以太網成為一種時間確定性的實時網絡；
IEEE： 電氣與電子工程師協會，其中802.3工作小組致力于推進以太網相關標準的制定與完善；
AUTOSAR: 汽車開放式系統架構組織，致力于實現汽車軟硬之間解耦的標準同時也為車載以太網軟件層級作出了相關規范說明；
OPEN Aliance SIG: 為非盈利性的汽車行業和技術聯盟
通過基于音頻視頻橋接（AVB）協議擴展的時間敏感網絡（TSN），用于實現安全性第一的可靠通信。TSN標準專為對安全和實時性有嚴格要求的系統開發，如ADAS（高級駕駛員輔助系統）和自動駕駛。此外，以太網可用于將信息娛樂系統連接到互聯網和汽車制造商的后端系統。
FlexRay是這場技術變革的失敗者。現在只有少數幾家整車廠采用現場總線系統，并且很快就將被取代。
