实时通信中时间敏感网络（TSN）配置对网络性能的影响

中文论文标题：实时通信中时间敏感网络（TSN）配置对网络性能的影响 英文论文标题：TIME SENSITIVE NETWORK (TSN) CONFIGURATIONS ON NETWORK PERFORMANCE IN REAL-TIME COMMUNICATION

作者信息：

• Dalila Alibegovi´c，dac21001@student.mdh.se
• Lejla Smajlovi´c，lsc21003@student.mdh.se
• 导师：Bahar Houtan，Mälardalen University, Västerås, Sweden
• 考官：Saad Mubeen，Mälardalen University, Västerås, Sweden
• 公司导师：Sara Andersson，Volvo CE, Eskilstuna, Sweden

论文出处：Mälardalen University School of Innovation Design and Engineering, Sweden

主要内容概述：

1. 引言：

   • 介绍了汽车行业面临的挑战，即如何将车载分布式嵌入式系统的技术适应现代汽车的需求。
   • 讨论了现代汽车中越来越多复杂的嵌入式软件功能，以及未来汽车对部分或完全自动驾驶的愿景。
   • 强调了车内可扩展通信技术的需求，以及IEEE 802.1 TSN任务组提出的TSN标准集在车载系统中的应用前景。

2. 背景：

   • 详细解释了实时系统、以太网、交换以太网和时间敏感网络（TSN）的相关知识。
   • 讨论了TSN标准的发展，包括其定时和同步、高可靠性、资源管理和网络配置的目标。

3. 相关工作：

   • 回顾了TSN和实时通信领域的已有研究，以及TSN在汽车系统中的应用。

4. 方法：

   • 描述了研究方法，包括实验设计和统计方法的应用。

   • 在文中的第4部分“Method”中，作者详细描述了他们采用的研究方法来评估时间敏感网络（TSN）配置对网络性能的影响。这部分内容主要包括以下几个关键步骤：

   • 实验设计：

     • 实验研究方法允许研究者通过统计方法更好地理解和评估影响特定系统的因素。
     • 实验的每个步骤可能需要多次迭代，直到结果令人满意。

   • 研究步骤：

     • 研究过程被分为几个步骤，包括文献回顾、硬件审查、配置、实施和评估。
     • 如果在评估步骤中得到的结果不够好，那么需要重新定义独立变量，并重复配置过程。

   • 实验设置：

     • 在实验开始之前，作者进行了关于TSN理论和当前应用的文献研究。
     • 接下来，构建了一个愿景和系统，以便在其中进行实验。
     • 实验的核心是评估网络性能，特别是延迟和抖动，这是通过改变独立变量（例如出口端口配置，包括门控列表、时钟周期、端口延迟等）来实现的。

   • 用例研究：

     • 基于实际应用的网络场景，如自动化施工车辆的网络，选择一个典型的汽车用例进行实验。
     • 通过在现场实验中设置用例、配置网络、进行实验以及评估测量数据来完成研究。

   • 模拟工具的使用：

     • 在实际硬件上实施用例之前，作者利用模拟工具来理解目标网络指标。
     • 这些工具帮助研究者在实际硬件部署之前预测网络性能。

   • 硬件实施：

     • 研究在沃尔沃建筑设备公司（Volvo CE）的实际工业环境中进行，包括在现场配置网络、执行实验和评估测量数据。

   • 迭代过程：

     • 整个研究过程被认为是迭代的，如果结果不符合预期，研究者可能需要返回到之前的步骤进行调整。

   • 这一部分强调了实验方法的系统性和迭代性，以及在实际硬件平台上实施TSN配置的复杂性。通过这种方法，研究者能够评估TSN配置对网络性能的具体影响，并为未来的研究和工业应用提供数据支持。

5. 工作描述：

   • 详细描述了实验设置，包括愿景、用例描述、硬件设置、图像处理、交换机配置和消息传输。
   • 讨论了实验的局限性。

6. 工业用例配置：

   • 展示了在工业环境中实现的用例，包括对测量的端到端延迟的比较评估。
   • 讨论了TSN配置与以太网配置相比在延迟和抖动方面的表现。

7. 结论：

   • 总结了研究结果，强调了TSN在网络性能方面的潜在优势，并提出了未来工作的方向。