在前文《Drive-by-Data:将TSN用于新一代列车网络设计》中,介绍了欧洲列车计划Shift2Rail面向新一代列车控制管理系统提出Drive-by-Data(DbD)概念。
DbD是一个用网络使能机械组件电子化的系统概念,传统专用物理子系统因此不再孤立,而是由网络统一打通后,相关物理量以电子信息(Data)方式可靠传送并受其驱动(Drive)。DbD概念迫使现有列车网络进行相应的架构创新,以满足统一承载需求,并最终促成基于时间敏感网络(TSN)的新一代列车网络架构[1],后文我们称其为DbD-TSN架构。相比传统ETB/ECN架构,DbD-TSN在网络拓扑设计上采用线路分离策略,为TSN关键流量提供端到端并行路径,支持应用IEEE 802.1CB[2]实现无缝冗余。
IEEE 802.1CB定义了帧复制与消除(FRER)技术的基本功能组件及其交互约束,但如何选择或设计应用模式与特定场景紧密相关,非该标准所能及,从该标准Annex C相当随意(rather arbitrarily)地列举出6个FRER应用案例可见一斑。
本文分析IEEE802.1CB在列车网络中的应用,及DbD-TSN架构下TSN设备的设计策略,指出:(1)关键终端支持FRER能力能简化网络设计,ETB和ECN交换机均可设计为对FRER透明;(2)关键终端不支持FRER能力时,网络边缘代理FRER能支持列车网络快速向TSN过渡。
一、FRER基本组成与原理
图1描述了IEEE 802.1CB FRER利用冗余链路实现无缝冗余的基本功能部件组成及应用原理。基本功能部件除了图例所示序列号生成与恢复、流分离外,还包括4种流标识(Stream identification)和3类编/解码(Sequence Splitting)方式,应用FRER时设计者可根据具体的应用场景选择

本文探讨了IEEE 802.1CB帧复制与消除(FRER)技术在列车网络,特别是Drive-by-Data (DbD-TSN)架构中的应用。分析了FRER在不同终端支持情况下的设计策略,指出ETB和ECN交换机无需支持FRER,简化网络设计,并提出FRER在网络边缘的重要性,以支持现有列车设备接入TSN网络。
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