在當今快速發展的智能通訊領域，時間敏感網絡（TSN）已成為確保網絡通信高可靠性和低延遲的關鍵技術。IEEE 802.1 Qci作為TSN的一個重要組成部分，提供了一套強大的機制來管理網絡流量，確保關鍵數據流的優先級和帶寬得到保障。本文將深入探討IEEE 802.1 Qci協議的基本概念、工作原理以及虹科提供的Qci解決方案，幫您理解如何通過精確的流量控制來提升網絡的穩定性和效率。

虹科TSN解決方案

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技術簡介

時間敏感網絡（TSN）通過IEEE 802.1 Qci標準定義了一種關鍵的高可用性協議。這一協議的主要目的是防止未配置或存在故障的設備發送不必要流量，避免這些流量對網絡中的其他類別造成干擾。Qci利用以太網幀中的多個字段，如MAC地址和VLAN ID，來識別和區分不同的數據流。一旦數據流被準確識別，就可以為每個流獨立設定規則，包括：

• 為每個流設置允許的最大數據包大小
• 規定每個流的最大帶寬使用
• 控制數據包的傳輸，包括允許或禁止特定數據流的傳輸

Qci中的帶寬限制采用了信用和令牌桶機制。這一機制確保了對每個數據流的帶寬使用進行有效控制，防止任何單一流占用過多帶寬。同時，通過VLAN TAG中的DEI字段，Qci能夠在丟包發生之前，實現帶寬溢出的預防性傳播，從而在設備間進行流量控制。

此外，IEEE 802.1 Qci定義了一套豐富的統計計數器，使網絡管理員或設計者能夠檢測配置問題。

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工作原理

PSFP（Per-Stream Filtering and Policing）通過過濾和監管數據流，防止流量泛洪和惡意節點攻擊。PSFP包含三個層級/功能：

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通過Filter識別和過濾數據流，依據Stream ID和Priority選擇不同的過濾器，Stream ID通過802.1CB的一個功能來識別。

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Stream gate控制數據流量，與802.1Qbv中的gate相比，其位置在隊列前，賦予通過gate的幀內部優先級值IPV，確定流量類別。

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對進入Meter的數據進行流量監管，例如設置流量上限，并在超出時丟棄數據，監管算法不包含在802.1Q中，詳見MEF10.3。

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虹科Qci解決方案

虹科TSN交換機

虹科TSN交換機（點擊查看產品詳情）通過實施IEEE 802.1Qci標準，提供了一套每流過濾和監管功能，以確保調度流量不受網絡基礎設施入口點上可能發生的配置錯誤或設備故障的影響。以下是虹科Qci解決方案的關鍵警務行動：

1、基于幀長度的監管

這項措施允許設定基于最大幀長度的過濾標準，以規范數據幀的傳輸。

每流過濾和管理（PSPF）

PSPF由一個有序的流過濾器列表組成，這些過濾器確定將應用于在特定流上接收到的幀的過濾和監督操作。

2、針對未配置數據流的監管

對于使用相同流量類別（PCP）但未進行配置的數據流，虹科Qci解決方案將執行監管或將其重新標記為盡力而為（或賦予較低優先級）。

3、基于門狀態的監管

此監管機制僅允許在流門開啟狀態下接收幀，關閉狀態下接收到的幀將被視為無效。

流門表

流門表中的每個條目都包含控制流門狀態的關鍵元素，這些元素決定了數據流的接收條件。

4、基于速率的監管

這項監管措施監控數據流的發送速率，確保不超過為特定數據流設定的流量限制。

流量計（表）

流量計（表）記錄了每個數據流的流量信息，為監管流量提供了必要的數據支持。

擴展流量表（通過使用CLI訪問）：

PSPF統計信息

PSPF統計信息提供了對過濾和監管操作的詳細記錄，幫助網絡管理員進行性能監控和優化。

實現PSFP需要依據IEEE Std 802.1CB標準中的流識別函數，該函數提供的流句柄用于PSFP的監督和排隊決策。幀句柄的值和接收幀的優先級參數共同決定了幀將應用哪個流過濾器，以及將執行哪些過濾和監管操作。

結語

本文介紹了IEEE 802.1 Qci協議及其在構建高可靠性網絡中的重要性。虹科的Qci解決方案進一步將這些理論應用于實踐，通過每流過濾和監管功能，有效防止了由于配置錯誤或設備故障導致的網絡干擾。隨著工業自動化和智能制造對網絡穩定性要求的不斷提高，理解和應用IEEE 802.1 Qci協議及其相關技術，對于構建一個高效、可靠的網絡環境至關重要。