TTEThernet

TTEthernet

시간 트리거 이더넷(SAE AS6802) 표준(TTEethernet 또는 TTE라고도 함)은 이더넷 네트워크에서 동기화된 시간을 구축하고 유지하기 위한 내결함성 동기화 전략을 정의하며, 중요한 통합 애플리케이션, IMA 및 통합 모듈 a에 대한 동기식 시간 트리거 패킷 스위칭에 필요한 메커니즘을 개략적으로 설명한다.건축학 SAE 인터내셔널은 2011년 11월 SAE AS6802를 출시했다.

시간 트리거 이더넷 네트워크 장치는 최소한 다음을 구현하는 이더넷 장치임.

  • 고급 통합 아키텍처, 장애 운영 및 안전에 중요한 시스템을 위한 SAE AS6802 동기화 서비스
  • 트래픽 스케줄링을 통한 시간 제한적인 트래픽 흐름 제어
  • 시간에 쫓기는 트래픽에 대한 패킷 타이밍의 흐름별 치안 유지
  • 트래픽 파티셔닝을 지원하는 강력한 내부 아키텍처

TTEternet 네트워크 장치는 SAE AS6802에서 설명한 바와 같이 강력한 동기화, 동기식 패킷 스위칭, 트래픽 스케줄링 및 대역폭 파티셔닝을 구성하고 설정하는 추가적인 기능을 가진 표준 이더넷 장치다. 시간 트리거 트래픽 기능이 구성되거나 사용되지 않는 경우 IEEE802.3 및 IEEE802.1 표준을 준수하는 전이중 스위칭 이더넷 장치로 작동하십시오.

또한 그러한 네트워크 장치는 혼합 중요도 이더넷 네트워킹을 가능하게 하기 위해 다른 결정론적 트래픽 클래스를 구현한다. 그러므로 TTEternet 네트워크는 간섭 없이 서로 다른 이더넷 트래픽 클래스를 호스팅하도록 설계된다.

TTEethernet 장치 구현은 고급 통합 시스템을 위한 이중 및 삼중 중복 구성에서 시간 중요, 결정론적 또는 안전 관련 요건을 충족하기 위해 서비스와 함께 표준 이더넷을 확장한다. TTEethernet 스위칭 장치는 주로 항공우주, 산업 제어 및 자동차[1] 애플리케이션에서 통합 시스템과 안전 관련 애플리케이션에 사용된다.

TTEThernet은 NASA와 ESA가 오리온 MPCV와 유럽서비스모듈 간 통신기술로 선정했으며, ESA는 "분산 모듈형 항전개념을 배치할 수 있는 미래형 발사기의 프라임 선택"이라고 기술하고 있다.[2]

설명

TTEethernet 네트워크 장치는 OSI Layer 2 서비스를 구현하며, 따라서 IEEE 802.3 표준과 호환되고 동일한 장치에서 IEEE 802.1Q와 같은 다른 이더넷 네트워크 및 서비스 또는 트래픽 클래스와 공존한다고 주장한다. 현재의 TTEternet 스위치 구현에서는 세 가지 트래픽 클래스와 메시지 유형이 제공된다.[3]

  • 동기화 트래픽(프로토콜 제어 프레임 - PCF): 시간 트리거 이더넷 네트워크는 PCF(프로토콜 제어 프레임)를 사용하여 동기화를 설정하고 유지한다. PCF 트래픽은 우선 순위가 가장 높고 속도 제한 트래픽과 유사하다. PCF 트래픽은 내결함성 클럭 동기화 알고리즘을 위해 잘 정의된 인터페이스를 설정한다.
  • 시간 트리거 트래픽: 이더넷 패킷은 미리 정의된(예약된) 시간에 네트워크를 통해 전송되며 다른 모든 트래픽 유형보다 우선한다. 시간 트리거 메시지의 발생, 일시 지연 및 정밀도가 사전 정의되고 보장된다. 또한, "시간 트리거 통신의 기본 전제조건"은 "동기화된 로컬 시계"이다.[4][note 1]
  • 속도 제한 트래픽: 이더넷 패킷은 폐쇄된 시스템에서 최대 지연 시간과 지터를 유지할 수 있도록 구성된다. 그것들은 덜 엄격한 결정론과 실시간 요건이 있는 애플리케이션에 사용된다. 이 트래픽 클래스는 각 애플리케이션에 대해 대역폭이 미리 정의되어 있고 지연과 시간 편차가 상한을 정의하였음을 보장한다.
  • 최상의 트래픽(내부) VLAN 트래픽: 패킷은 FIFO 대기열을 통해 송신 포트로 전송된다. 이러한 메시지가 언제 전송될 수 있는지, 어떤 지연이 발생하는지, 그리고 메시지가 수신자에게 도착하는지에 대한 절대적인 보장은 없다. 최상의 메시지는 네트워크의 남은 대역폭을 사용하고 다른 두 가지 유형보다 우선 순위가 낮다.
세 가지 메시지 유형 / L2 트래픽 클래스

세 가지 트래픽 클래스는 소프트 타임 베스트 effort 트래픽에서 "더 결정론적"에서 "매우 결정론적"(VL당 최대 지연 시간 정의)에 이르기까지 다양한 유형의 결정론(고정 지연 시간, µs-jitter)을 다루며, 따라서 결정론적 통합 이더넷 네트워킹 기술을 만든다. 표준 전이중 스위칭 이더넷은 일반적으로 최선의 노력 또는 보다 결정론적인 반면, 시간 트리거 트래픽은 시스템 시간 진행 및 트래픽 스케줄링에만 구속되며 우선순위는 구속되지 않는다. 가장 높은 우선 순위 802.1Q VLAN 트래픽보다 높은 우선 순위 트래픽으로 간주할 수 있다.

내결함성

TTEternet(즉, SAE AS6802가 탑재된 이더넷 스위치)은 내결함성 및 고장 관리[citation needed] 모델을 통합한다. TTEThernet 스위치는 스위치 고장 시에도 메시지 전송을 보장하기 위해 안정적인 중복 관리 및 데이터 흐름(데이터스트림) 통합을 구현할 수 있다. 이더넷 스위치에 구현된 SAE AS6802는 정의된 결함 가정으로 동기식 시스템 아키텍처의 설계를 지원한다.

단일고장 가설, 이중고장 가설 및 임의 동기화 장애에 대한 허용오차는 시간 트리거 이더넷(SAE AS6802 기반) 네트워크에서 기본 고장 허용오차 개념을 정의한다.

단일 고장 가설에서, 시간 트리거 이더넷(SAE AS6802)은 엔드 시스템의 고장-임의 고장 또는 스위치의 고장-불일치-불일치-배출 고장을 허용하기 위한 것이다. 시간 트리거 이더넷 네트워크의 스위치는 중앙 버스 보호 기능을 실행하도록 구성할 수 있다. 중앙버스 지킴이 기능은 일련의 엔드시스템이 임의로 결함이 발생하더라도 장애-임의 고장 모드를 일관성 없는 방전 기능 상실 모드로 전환하여 이러한 결함 엔드 시스템의 시스템 전반의 영향을 차단한다. 임의로 결함이 있는 고장 모드에는 이른바 '바블링-아이디어트' 동작도 포함된다. 따라서 시간이 트리거된 이더넷 스위치는 고장-접속 경계를 설정한다.

이중고장 가설에서, 시간 트리거 이더넷 네트워크는 두 개의 고장 일관성 없는 방전 결함이 있는 장치를 허용하기 위한 것이다. 이러한 장치는 두 개의 엔드 시스템, 두 개의 스위치 또는 엔드 시스템과 스위치일 수 있다. 마지막 고장 시나리오(즉, 엔드 시스템 및 스위치 고장)는 시간 트리거 이더넷 네트워크가 엔드 시스템 간의 일관성 없는 통신 경로를 허용함을 의미한다. 이 실패 모드는 극복하기 가장 어려운 것 중 하나이다.

시간 트리거 이더넷 네트워크는 영구적 장애가 있더라도 일시적인 동기화 장애를 허용하기 위한 것이다. 단일고장 가설과 이중고장 가설 모두에서, 시간 트리거 이더넷은 자체 안정화 특성을 제공한다. 자가 안정화는 분산 컴퓨터 네트워크의 수많은 장치에서 일시적 이상 현상이 발생한 후에도 동기화가 자체적으로 재설정될 수 있다는 것을 의미한다.

퍼포먼스

시간 트리거 트래픽

시간 트리거 트래픽은 정기적으로 스케줄링되며, 아키텍처에 따라 계산 및 통신의 시간 트리거 아키텍처(TTA) 모델을 사용하여 0.1-5(+)kHz에서 작동하는 제어 루프를 가진 회선 속도(예: 1GbE), 위상 및 컴퓨팅 모델을 사용한다. 엄격한 결정론, 지터 제어, 업무와 스케줄링된 네트워크 메시징 간의 조정/동기화 때문에 애플리케이션 수준에서 하드 실시간이 가능하다.

동기식 TTEethernet 네트워크가 있는 L-TTA(Loosely TTA) 아키텍처에서, 그러나 로컬 컴퓨터 시계가 시스템/네트워크 시간에서 분리되면 제어 루프의 성능이 제한될 수 있다. 이 경우, 시간 트리거 전송은 반드시 주기적으로 스케줄링되므로 애플리케이션 계층의 프로세스 간 지연이 클 수 있다. 예를 들어, 주기적 MIL-STD-1553B 버스를 사용하는 시스템에서 관찰되는 것처럼, 다음과 같이, 다음과 같은 이유로 전송 간격이 최대 2배까지 증가할 수 있다. 소스에서 예약된 전송을 기다리고 수신 프로세스가 대상에서 실행될 때까지 대기하는 해제된 패킷.

속도 제한 트래픽

속도 제한 트래픽은 또 다른 주기적인 시간에 민감한 트래픽 등급이며 최대 지연 시간과 지터 요구사항을 충족하기 위해 시간 트리거 트래픽(그리고 그 반대도 마찬가지)에 맞춰 모델링되어야 한다. 그러나 할당된 대역폭의 합계가 네트워크의 모든 지점에서 제공되는 용량보다 적더라도, 스위치 대기열의 잠재적 버퍼 오버플로 등에 대한 전달은 여전히 보장되지 않으며, 이는 대역폭의 단순한 제한을 피하지 않는다.

최상의 작업 트래픽

최상의 트래픽은 속도 제한 및 시간 트리거 트래픽에서 사용되지 않는 네트워크 대역폭을 활용한다.

TTEethernet 장치에서 이 트래픽 클래스는 자체 별도의 버퍼 메모리에 상주하므로 결정론적 트래픽을 방해할 수 없다. 더욱이, 그것은 다른 포트에 할당되는 트래픽으로부터 분할된 포트의 트래픽에 대한 최선의 노력을 분리하는 내부 아키텍처를 구현한다. 이 메커니즘은 FIFO 버퍼링을 사용하는 VLAN보다 훨씬 강력한 트래픽 제어를 가능하게 하기 위해 세분화된 IP 트래픽 정책과 관련될 수 있다.

역사

2008년에 허니웰은 이 기술을 항공우주 및 자동화 산업의 응용 분야에 적용할 것이라고 발표했다.[5] 2010년, 스위치 기반 구현은 자동차에 사용하기 위해 FlexRay와 같은 공유 버스 시스템보다 더 나은 성능을 보였다.[6] 그 이후로, 시간 트리거 이더넷은 다른 산업, 공간 및 자동차 프로그램과 부품에서 구현되었다.

참고 항목

메모들

  1. ^ 동기화 품질은 데이터 소스와 스위치 사이의 물리적 링크가 시간 트리거 전송에 사용될 수 있는 효율성의 한계를 결정하며, 따라서 네트워크의 전반적인 효율성은 다음과 같다. 개별 데이터 프레임은 스위치에 의해 예상되는 시간 간격 내에 도착할 수 있도록 전송되어야 한다. 따라서 소스와 스위치 간의 동기화 최대 오류는 스위치가 허용해야 하는 시간 슬롯의 기간에 포함되어야 한다. 그렇지 않으면, 소스의 관점에서 정확한 타이밍을 잡은 시간 트리거 전송의 프레임이 스위치에 의해 잘못 인식되어 삭제될 것이다. 따라서 동기화의 오류가 클수록 해당 프레임은 특정 기간 동안 전송될 수 있는 양이 적다. 이는 표준 IEEE 802.3의 사용에 있어 특별한 문제다. 이더넷 네트워크 인터페이스와 IEEE1588에 대한 소프트웨어 지원으로, 예를 들어, 신뢰할 수 있는 데이터 전송을 위한 시간 트리거 전송. 이러한 이유로, 부분적으로는, 동기화를 위한 하드웨어 지원 등과 함께 특정 TTEethernet 네트워크 인터페이스를 사용하는 것이 권장된다.

참조

  1. ^ 아마존닷컴은 2014년 7월 13일을 회수했다.
  2. ^ "Time-Triggered Ethernet". European Space Agency. Retrieved 2020-04-10.
  3. ^ "TTEthernet – A Powerful Network Solution for All Purposes" (PDF). Marketing whitepaper. TTTech Computertechnik AG. 2009. Archived from the original (PDF) on March 28, 2014. Retrieved March 28, 2014.
  4. ^ Wilfried Steiner와 Bruno Dutertre, 시만텍 기반 TTEethernet 동기화 기능의 공식 검증, S. Kowalewski 및 M. Roberi(Eds.), FMICS 2010, LNCS 6371, 페이지 148–163, 2010.
  5. ^ "New Products: Ethernet Platform". News release in Avionics magazine. April 1, 2008. Retrieved June 9, 2011.
  6. ^ T. Steinbach, F. Korf, T. C. Schmidt (May 18, 2010). "Comparing time-triggered Ethernet with FlexRay: An evaluation of competing approaches to real-time for in-vehicle networks". 8th IEEE International Workshop on Factory Communication Systems (WFCS): 199–202. doi:10.1109/WFCS.2010.5548606. ISBN 978-1-4244-5460-0.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 매개변수 사용(링크)

외부 링크