TSN可靠性技术汇总

氷雪人

​如果说保障有界（低）时延是TSN的亮点，也是各厂商的性能宣传/竞争点，那高可靠性则是TSN技术中不可忽视的一个重点，甚至在部分场景下用户关注可靠性胜于时延。本文介绍：

• 流识别
  
• 逐流过滤与策略
  
• 多发选收
  

流识别（Stream identification）：由802.1CB定义（而非802.1Qci哦，TSN三大误解之一），本质上就是根据以太帧头部的目的MAC地址、源MAC地址、VLAN_ID，以及里层IP头部的信息等，识别报文，并分配一个ID——叫做stream_handle。目前给出了4种具体的流识别方式，其中三种被动模式，一种主动模式（可以重写帧头的部分字段），如下图。


逐流过滤与策略（PSFP，Per-Stream Filtering and Policing）：由802.1Qci制定，可实现对于流的过滤与策略操作。具体地，基于一个帧的stream_handle（由流识别给出）和优先级（VLAN TAG里面的PCP字段），把该帧置入特定的流过滤器（Stream Filter）；该帧从流过滤器中获得一个Gate ID，并进入相应的流门（Stream Gate，注意这个门和Qbv中的门控无关）；该帧从流门中获得一个IPV（内部优先级），以此确定该帧属于哪个traffic class。流过滤器可以实现基于帧长的过滤策略；流门可以实现基于时间的过滤策略；流策略器（Flow Meter，在Qci之前就已经存在了）可以实现基于流量速率和突发的过滤策略。这些过滤策略的存在，可以保障TSN网络不受个别流量异常行为的影响，不论异常行为是来自于恶意攻击，还是设备故障。最后，基于流门，还可以支持流量的周期式入队，进而实现周期排队转发（CQF）及其类似方案。


多发选收（FRER，Frame Replication and Elimination for Reliability）：由802.1CB定义。多发选收是中文语境下的俗称，但是简洁且基本准确地表达了这项技术的作用：在特定节点把报文复制多份，从不同路径发出，然后在特定节点接收这些报文，删除多余的复制报文。FRER的重要特点，是能形成上层应用无感知的无缝冗余方案（即所谓Seamless Redundancy），从而大大提升网络传输的可靠性。



至于“多发选收”的过程中，多路径如何定义，不在802.1CB的负责范围内。如网络仅仅是二层网络，那么IEEE 802.1Q中已经有经典的快速生成树协议RSTP、多生成树协议MSTP、最短路径桥接SPB、以及802.1Qca提供了一种显式路径的方案；如果涉及三层转发，那当然可以配合三层的路由方案等，制定多发选收的总体方案。

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