隨著技術的變革和實際生產業務需求的推動，工廠內部互聯架構逐漸趨于扁平化（IT/OT融合），而TSN則是在這一背景下發展起來的新興技術，旨在為以太網協議建立“通用”的時間敏感機制，以確保網絡數據傳輸的時間確定性。

目前，Linux 生態系統已支持多個 TSN 功能，例如基于信用的整形器（前 Qav）、調度流量增強（EST，前 Qbv）、通用精確時間協議（gPTP）和音頻/視頻傳輸協議（AVTP）。它還支持某些 NIC 中存在的 LaunchTime 功能，例如 Intel(R) 以太網控制器 I210，它使用戶應用程序能夠卸載數據包傳輸。

在之前的文章中，我們詳細介紹了如何在Linux系統中操作使用虹科時間敏感網絡評估套件RELY-TSN-KIT。該套件包含了TSN交換機、TSN網卡、流量生成器和主機PC的ISO映像，可實現以下功能：

評估基于IEEE 802.1AS同步的時間常識的重要性

借助時間感知整形器，可以確定性地交付實時流量

通過基于信用的整形器在流量類別之間進行帶寬分配和預留的好處

提供幀復制和消除可靠性標準的高可靠性冗余

前文回顧：

虹科教您 | 基于Linux系統的虹科RELY-TSN-KIT套件操作指南（1）——硬件設備與操作環境搭建

虹科教您 | 基于Linux系統的虹科RELY-TSN-KIT套件操作指南（2）——操作演示

本篇文章將基于Linux系統，使用虹科RELY-TSN-KIT進行TSN協議測試。為了提供友好的界面，可以使用專用的 Web 界面來控制 TSN 測試，打開firefox瀏覽器，在Web瀏覽地址上輸入輸入：192.168.4.64:1337，如圖3-13顯示了 TSN 演示的主頁，每個按鈕代表以下可以運行的測試之一，它們已預先設置為順序執行。

圖3-13 Demo Web演示界面

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時/間/同/步/測/試

RELY-TSN-KIT

這項測試表明，在TSN網絡中需要一個共同的同步平面。將傳輸時間劃分為周期性窗口，這就需要有一個納秒的計時器，使所有的設備在同一時間打開這些窗口,缺乏這種機制會引發明顯的隨機帶寬損失。如圖3-14和圖3-15所示。圖3-14 沒有時間同步的TSN網絡

圖3-15 具有時間同步的TSN網絡

（1）在TSN Demo演示界面，點擊圖3-13中的“TimeSynchronization Test”按鈕，它將彈出一個新頁面，如圖3-16所示。圖3-16 時間同步測試Web頁面

（2）接著上一步單擊“Start Frame Generator”按鈕。它將啟動和配置設備 2中的流量生成器。主要參數定義了 200 字節大小，VLAN 優先級為 5的幀傳輸。帶寬率為 10％（千兆的 10%）。

（3）如前面3.3.4節所述，輸入命令打開Wireshark工具界面，在Wireshark 中開始新的捕獲，點擊PC中設置靜態IP地址的端口打開，然后打開 I / O 圖，并檢查是否以優先級 5 接收了 100Mbps 的流量，如圖3-17所示。（注意這里設置的X軸單位為秒，Y軸單位為bit/s）

圖 3-17 VLAN優先級5的流量帶寬（4）接著上一步，點擊“Enable TAS in Device 0”選項。這將把時間感知整形器的配置僅發送到設備 0，如下表所示：它的配置功能如下：

• 僅保留一個時隙用于優先級 5 流量的傳輸
• 允許將所有剩余的流量發送到剩余的時隙中

允許在所有時隙中傳輸PTP流量（優先級6）

（5）接著上一步，繼續觀察到 I / O 捕獲圖，并檢查帶寬是否限制為大約40％左右（由于僅為優先級 5 的流量預留了一個插槽），如圖3-18所示。圖3-18 時間感知整形器操作（6）單擊“Enable TAS in Device 1”。時間感知整形器的配置僅發送到設備1。它的配置方式與設備0相同。（7）接著上一步，繼續觀察I / O捕獲圖。由于設備無法同時打開窗口，因此帶寬減少了。注意：帶寬減少可能與此捕獲圖有所不同。這是因為兩個設備中的窗口啟動之間的時間差是隨機的，如圖3-19所示。圖3-19 時間感知整形器帶寬減少（8）接著上一步，點擊“Enable IEEE 802.1AS”按鈕。此按鈕的作用是激活兩個設備中的 IEEE 802.1AS協議，以使兩個設備之間具有同步時間。同步完成后，兩個設備將同時打開循環窗口。（9）接著上一步，繼續觀察I / O 圖捕獲。檢查時間同步完成后，帶寬大約恢復到40％左右。如圖3-20所示。圖3-20 具有同步計時器的時間感知整形器（10）接著上一步，點擊“Go back”按鈕。點擊此按鈕后，流量生成器停止傳輸流量，并且時隙的配置被撤消。并回到Demo Web主頁。（11）觀察Wireshark工具，I/O停止捕獲。

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Negative 測試

RELY-TSN-KIT

標準以太網操作基于嚴格優先級QoS機制。此機制基于在VLAN標記中使用PCP位。因此，可以為流量分配8個不同的優先級。在擁塞的情況下，優先級較低的數據包將被丟棄。在該測試中，證明了標準以太網網絡無法執行其他類型的優先級劃分。

（1）在TSN Demo演示界面，點擊圖3-13中的“Negative Test”按鈕，它將彈出一個新頁面，如圖3-21所示。這將啟用兩個VLC客戶端實例。VLC實例1（Video1）對應于VLAN優先級為2的流，而VLC實例2（Video2）對應于VLAN優先級4的流，這兩個視頻現在都可以播放。

圖3-21 Negative 測試頁（2）接著上一步，點擊“StartTraffiffiffic Generator”按鈕。它將配置和啟動設備2中的流量生成器。主要參數定義了1500字節大小的幀的傳輸，VLAN優先級為5。幀速率為100％，以產生擁塞情況。點擊后，VLC實例已被阻止，其原因已在上面說明。由于它們的優先級低于流量生成器生成的流量，并且存在擁塞情況，因此被丟棄的數據包就是屬于較小優先級的那些數據包。（3）接著上一步，點擊“Go back”按鈕。點擊此按鈕后，流量生成器停止傳輸流量，并且VLC實例停止，并回到TSN Demo主頁。

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時/間/感/知/整/形/器/測/試

RELY-TSN-KIT

如前面的測試所示，在以太網網絡的標準操作中，由于流量的優先級低于流量生成器，因此不可能對VLC實例進行優先級排序。在這個測試中，它將被證明在標準IEEE802.1Qbv中定義的TSN特性，它允許為不同的優先級分配傳輸時隙。在802.1Qbv塊中配置的參數將只允許將優先級為2的流量傳輸到單個時隙中。其余的流量將被傳輸到另一個時隙。為了定義一個保護帶和改善Wireshark中的圖形可視化，將會有另一個不允許任何流量的時隙。最后，第一個時隙將被保留用于優先級0流量的傳輸，以保持演示的成功性能。如下表所示，802.1AS流量（優先級6）將被允許在所有時隙中傳輸。（1）在TSN Demo演示界面，點擊圖3-13中的“Time Aware ShaperTest”按鈕，它將彈出一個新頁面，如圖3-22所示。圖3-22 時間感知整形器測試頁

這將啟用了兩個VLC客戶端實例。VLC實例1（Video1）對應于VLAN優先級為2的流，而VLC實例2（Video2）對應于VLAN優先級4的流，這兩個視頻現在都可以顯示。

（2）接著上一步，單擊“Enable Time Aware Shaper”按鈕。時間感知整形器（時隙）的配置參數發送到兩個設備。通過此操作，通過此操作，優先級2(VLC實例1)的流量已經保留了一個帶寬的百分比，因為它有可用于傳輸的專用時隙。

（3）接著上一步，單擊“Start Frame Generator”按鈕。它將配置和啟動設備2中的流量生成器。主要參數定義1500字節大小的幀的傳輸，VLAN優先級為5。帶寬速率為100％，以產生擁塞情況。

點擊后，觀察實例播放，應該正確接收VLC實例1，而不能正確接收VLC實例2。這是由于在同一時隙中其余優先級的帶寬仍存在競爭。（4）在Wireshark中開始捕獲幾秒鐘，然后打開I / O圖形并以毫秒為單位設置x標度，然后注意傳輸時間分成多個時隙。檢查優先級為2的流量是否從未與其余流量同時傳輸。還要檢查是否接收到任何優先級為4的流量，如圖3-23所示。圖3-23 時間感知整形器時隙

（5）接著上一步，點擊“Go back”按鈕。點擊此按鈕后，流量生成器停止傳輸流量，VLC實例被中斷，并且時隙的配置保持不變。它帶您回到主頁。

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基/于/信/用/的/整/形/器/測/試

RELY-TSN-KIT

使用時間感知整形器機制，由于在每個傳輸窗口中保留了一個時隙，因此可以實現優先級為2的流量優先級化。在此測試中，將使用基于信用的整形器機制，以便在多個優先級的流量之間分配帶寬。特別是，需要為優先級4的流量分配足夠的帶寬（VLC實例2），并將優先級5的流量的帶寬限制為允許其余流量傳輸的值。選擇的值限制了優先級5流量的帶寬的20％。（1）在TSN Demo演示界面，點擊圖3-13中的“Time Aware ShaperTest”按鈕，它將彈出一個新頁面，如圖3-24所示。啟用了兩個 VLC 客戶端實例。VLC 實例 1 對應于 VLAN 優先級為 2 的流，而 VLC 實例 2 對應于 VLAN 優先級 4 的流。這兩個視頻現在都可以顯示。圖3-24 基于信用整形測試Web頁（2）接著上一步，點擊“Enable Credit Based Shaper”按鈕。基于信用整形器的配置參數（帶寬分數）被發送到兩個設備。通過此操作，由于優先級5的流量的限制，優先級4（VLC實例2）的流量已預留了一定百分比的帶寬。（3）接著上一步，點擊“Start Frame Generator”按鈕。它配置和啟動設備2中的流量生成器。主要參數定義1500字節大小的幀的傳輸，VLAN優先級為5。帶寬速率為100％，以產生擁塞情況。同時應正確接收兩個VLC實例。（4）在Wireshark中捕獲幾秒鐘。打開“ I / O圖”并以秒為單位設置x比例，并注意優先級5流量的帶寬限制。它應該僅約為50Mbps（250Mbps的20％-1個時隙）。此外，x標度可以設置為毫秒，并且可以驗證優先級4的流量始終與優先級5的流量在同一時隙中傳輸。如圖3-25和圖3-26所示。

圖3-25基于信用的整形器操作

圖3-26 基于信用的整形器操作

（5）點擊“Go back”按鈕。點擊此按鈕后，流量生成器停止傳輸流量，VLC 實例被中斷， 并且所有與 TSN 相關的功能都被禁用。此操作將返回主頁。

End