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传统以太网和时刻敏感收集TSN的区别

2021-04-23

——Biamp亚太区高级工程师   Kane Zhang


【专业视听网报道】:[择要]AVB-Audio Video Bridging(中文“音视频桥”)是一项新的以太网尺度,由IEEE 802.1使命组于2005开始拟定。个中包罗:带宽预留(Bandwidth Reservation Protocol)、精准时钟同步(Precision Time Protocol)、流量节制(Traffic Shaping)以及毗连和节制(AVDECC)。此使命组于2012年正式改名为TSN-Time Sensitive Network即时刻敏感收集。首要应用于各类支持低延时及基于时刻同步数据传输的以太网协议。本文首要叙述TSN在专业音视频规模的应用——AVB。

[要害词]AVB - Audio Video Bridging音视频桥、TSN – Time Sensitive Network时刻敏感收集

媒介:

纵览已往的十年,得益于同一的行业尺度,IT行业的技能飞速前进。从最开始的通例10M网到本日四处可见的10G高速网,收集险些影响着人们一般糊口的每个角落。对比之下,音视频行业的成长却未尽如人意。为收集音频和视频传输设立技能尺度,一向是 AV 行业已往二十年来的方针。迄今为止,因为缺乏行业公认的收集尺度造成有关空缺,令很多制造商各自为战,开拓专有办理方案试图弥补这一空缺。然而支付未必有回报,单一技能无法办理全部数字音视频收集的困难。这些办理方案都不行能成为同一的行业尺度。自2005年AVB问世以来为包罗音视频行业在内的全部具有及时传输必要的应用指明白偏向。2012年,AVB收集正式改名为TSN收集,以后基于以太收集的局域网技能步入了新纪元,TSN时刻敏感收集正式代替传统以太网登上了汗青的舞台。

1) “传统以太网”的降生

我们凡是以为以太网是由鲍勃梅特卡夫(Bob Metcalfe)于1973年提出的。并于1982年(Ethernet V2)投入贸易市场且很快击败了与其同期的令牌环、FDDI和ARCNET等其他局域网技能被环球广泛回收。以太网技能从基础上办理了在局域网内的信息互传/共享的题目。然而在建设之初,以太网只思量了一些非及时的静态信息。譬喻:笔墨和图片。即即是共享音频和视频,但只限于下载和互传。

1982年,第一台CD机在日本问世。这符号着音视频以后由纯模仿走入了“数字化”。而1996年由互联网工程使命组(IETF)开拓的RTP(Realtime Transport Protocol)则奠基了音视频在收集中传输的基本,也就是说音视频又实现了从“数字化”进化到了“收集化”。之后的VoIP正是借用了RTP技能实现了在环球互联网上的“收集化数字通信”。

因为本文即将叙述“时刻敏感收集”,因此,为了加以区别,我们将今朝各人所熟知的以太网称为“传统以太网”。那么毕竟“传统以太网”是怎样事变的呢?

2) “传统以太网”的根基道理

起首我们先要搞清晰以太网的事变道理。以太网是当今现有局域网回收的最普及的通讯协议尺度。以太收集行使CSMA/CD(载波监听多路会见及斗嘴检测)技能,今朝凡是行使双绞线(UTP线缆)举办组网。包罗尺度的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)、千兆网(1Gbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网。它们都切合IEEE802.3。(注:bps=bit/s)

以千兆网(1Gbit/s)为例:若是说互换机的端口带宽是1Gbps,则声名每秒可传输1000,000,000个二进制的“位”。各人必然要留意以太网中全部的传输都是串行传输,就是说在网卡的物理端口会在每一个单元时刻内“写入”或是“读取”一个电位值(0或1)。那么这个单元时刻对付1Gbps带宽来说就是1÷1000,000,000=1ns。如图一所示:

传统以太网和时候敏感网络TSN的区别

图一

每8个位(bit)相等于1个字节(Byte)。多个字节(Byte)可以构成一个数据帧。以太网传输数据是以帧为单元的。以太网划定每一个数据帧的最小字节是64byte,最大字节是1518byte。现实上每个数据帧之间还会有一个12字节的隔断。如图二所示:

传统以太网和时候敏感网络TSN的区别

图二

3) 怎样领略收集带宽?

正确领略收集带宽是领略“时刻敏感收集”的条件。我们先举个例子:假如我们有10个数据流(虽然每个数据流中会有成千上万个数据帧),每个数据流的带宽是100Mbps,那么这10个数据流可以通过1Gbps的带宽吗?我们可以用图三来暗示吗?

传统以太网和时候敏感网络TSN的区别

图三

起首,这种暗示要领是错误的。由于正如我们前文所说,收集是串行的,而上图所暗示的要领是并行的。这个例子的正确谜底是“不必然”。