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IEEE802.1AS-2020

—— 和IEEE802.1AS-2011有哪些不同——

“ IEEE 802.1AS 概要

IEEE 802.1工作組正在推動時間敏感網絡（TSN）標準在工業自動化和汽車領域的應用。最主要的工作就是建立一個協議標準，允許在以太網（IEEE STD 802.3）和WiFi（IEEESTD 802.11）網絡上傳輸同步后的時間。IEEE STD 802.1AS就是這樣一個TSN標準，規定了如何傳輸時間同步信息。IEEE STD 802.1AS包括IEEESTD 1588精密時間協議（PTP）的概要。IEEE802.1工作組最近完成了IEEE STD 802.1AS-2020的工作，其中包括了同樣是最近完成的IEEE STD 1588-2019的一些特征。它們基于舊版本協議IEEE STD 802.1AS-2011和IEEE STD 1588-2008做出了重大修訂。

”

Q

IEEE 802.1AS為什么會出現?

在發布最早的IEEE STD 802.1AS（2011）之前，IEEESTD 1588被用于在局域網中傳輸精確時間。雖然IEEE STD 802.1AS是基于IEEE STD 1588，但IEEESTD 802.1AS的需求集中在局域網應用中非常重要的兩個方面：

①適當的成本：使用自由運行時鐘將會允許使用低成本的振蕩器，這些振蕩器在工業自動化和汽車車載網絡應用中非常常見。②一致的性能：IEEE STD 802.1AS協議會驗證網絡中（例如域）的所有設備的操作協議。例如，如果檢測到不支持IEEE STD 802.1AS協議的以太網交換機，則這個交換機會被排除在傳輸時間之外。這提供了一致的性能，對于許多局域網應用至關重要。原始的IEEE STD 802.1AS針對即插即用的音視頻應用程序，新的IEEE STD 802.1AS-2020保持向后兼容性。

Q

IEEE 802.1AS的應用領域是什么？

由于IEEE STD 802.1AS對許多局域網應用的相關性，在以下領域中，標準化使用IEEE STD 802.1AS的工作正在進行： ①工業自動化：在工業自動化的TSN文檔IEC/IEEE60802的草案中，時間同步需要滿足IEEE STD 802.1AS。②汽車車載網絡：在車載以太網通訊的TSN文檔IEEEP802.1DG的草案中，時間同步需要滿足IEEE STD 802.1AS。③5G：為了將5G系統集成到工業自動化應用中，3GPP組織中5G技術草案中，時間同步需要滿足IEEE STD 802.1AS。 這些應用以前使用了許多其它標準，在最早的IEEE STD 802.1AS中的時間傳輸的規范和IEEE STD 802.1AS-2020的新特性允許這些應用程序使用基于IEEE 802的時間同步，功能集中于單個標準。其它的應用正在研究中。

Q

IEEE 802.1AS-2011對比IEEE STD1588-2008

IEEE STD 802.1AS-2011增加了兩種技術和相關協議，這些內容不屬于IEEE STD 1588-2008。這些技術是：

①對于一個節點測量本地時鐘對主時鐘（網絡中的所有時序都應該能夠追溯到主時鐘）的頻率偏移量的方法，需通過不斷地測量本地時鐘相對于鏈路上相鄰設備的頻率偏移量，然后在一個時間同步報文中積累所有這些頻率偏移量。注：如果本設備距離主節點最近的路徑是：主節點-設備A-設備B-本設備，這意味著需要分別測量主節點到設備A、設備A到設備B、設備B到本設備的頻率偏移量，在最后進行累加。設備可以在同步報文中找到所有的三個結果。

②將IEEE Std 802.1AS協議分成媒體相關層和媒體無關層的架構，媒體相關層能夠利用為相應媒體指定的本地定時機制。

第一種技術允許在GM（Grandmaster）或拓撲發生變化時快速收斂，因為和相鄰設備頻率偏移量是持續測量的，因此在GM或拓撲發生變化時，設備就會得知。第二種技術有助于使用那些想要傳輸時間的媒體已經開發好的時間機制，即，該技術避免了重復開發現有的定時機制。在IEEE Std 802.1AS-2011中，該技術用作IEEE Std 802.11鏈路、IEEEStd 802.3 EPON和協調共享網絡（例如，同軸電纜多媒體（MoCA））上的時間傳輸規范。這兩種技術都已添加到IEEE Std 1588-2019中，因此它們可以輕松用于任何有用的PTP配置文件。

IEEE Std 802.1AS-2011還指定了一種模型，其中本地時鐘是自由運行的，而不是采用鎖相環或其它濾波器。這避免了需要通過嚴格指定過濾器參數來控制時間誤差累積，這在不存在廣泛網絡設計能力的即插即用環境（例如，消費者環境）中很有幫助。

Q

IEEE 802.1AS-2020對比IEEE802.1AS-2011

IEEE Std 802.1AS-2020在IEEE Std 802.1AS-2011的基礎上增加了： ①通過使用精細定時測量(FTM)協議在IEEE802.11鏈路上傳輸，該協議具有更好的時間精度。在IEEE Std 802.1AS-2011中使用的是IEEE Std 802.11的定時測量(TM )協議。②復數個域，用于以下情況：A.用于專業的音視頻以及新興的工業和汽車應用，以幫助促進容錯和冗余。B.同時允許工業應用中的工作時鐘和全球時間。③改進特性以檢測不符合IEEE Std 802.1AS-2020和/或IEEEStd 802.1AS-2011的設備的存在，并且不使用這些設備傳輸時間。④支持IEEE Std 1588-2019中新的公共平均鏈路延遲服務的PTP配置，這允許對單個PTP鏈路進行延遲測量的結果，能夠被所有PTP域使用。所有上述功能都是在滿足IEEE Std 1588配置要求的同時開發的。

Q

IEEE 802.1AS-2020和IEEE STD1588-2019

在IEEE Std 802.1AS-2011的開發過程中，與IEEE P1588委員會進行了重要合作，以確保IEEE Std 802.1AS-2011引用IEEEStd 1588-2008后，與IEEE Std 1588保持一致。隨著IEEE Std 802.1AS-2020和IEEE Std 1588-2019的發展，合作繼續進行，包括：

①確保IEEE Std 802.1AS-2020與IEEE Std 1588-2019一致。

②IEEE Std 1588-2019納入新特性：通過累積相鄰設備頻率偏移量來計算整體的和媒體獨立/媒體相關層架構。

③促進IEEE Std 1588-2019開發公共平均鏈路延遲服務功能，雖然最初認為是IEEE Std 802.1AS-2020需要此功能，但人們認為其它使用PTP的場景也可能會受益。

IEEE 1588項目和IEEE 802.1AS項目之間的密切合作有助于從整體上改進IEEE標準組合。例如，當IEEE 802.1AS項目的改進被重新集成到基本IEEE 1588標準中時，這些改進可以用于局域網以外的應用程序（例如ITU-T中指定的電信技術）。

這項工作表明IEEE 802.1對新應用的承諾和對現有標準的支持。IEEE Std 802.1AS-2020修正案的新工作已經開始，將允許使用熱備份用于改進容錯和冗余。

虹科TSN產品推薦

1.RELY-TSN-REC

RELY-TSN-REC

RELY-TSN-REC能夠使用與分析中的網絡中其他設備相同的I E E E 802.1AS時序參考來檢查，時間戳記和記錄常規以太網和時敏網絡流量。
①支持同時讀/寫數據操作②工業溫度級大容量SSD磁盤③遠程訪問本地存儲；與Wireshark 兼容的標準文件格式（PCAP）④通過擴展端口支持IEEE 802.1AS同步

2.RELY-TSN-PCIe

RELY-TSN-PCIe

該設備可用作PCIe TSN端點和提供2 個多媒體千兆以太網端口和2個內部端口的TSN橋。 ①IEEE802.1AS–定時和同步 ②IEEE 802.1Qbv –計劃流量的增強 ③IEEE 802.1Qav –時間敏感流的轉發和排隊增強 ④IEEE 802.1Qcc –流保留協議的增強 ⑤IEEE 802.1Qci * –每流過濾和管理 ⑥IEEE 802.1CB * –可靠性的幀復制和消除 ⑦IEEE 802.1Qbu *和IEEE802.3br * –幀復制和可靠性消除

3.RELY-TSN-Bridge

RELY-TSN-Bridge

該設備可用作提供4個多媒體千兆以太網端口和1個內部端口的TSN橋，可與市場上的其他產品互操作。 ①IEEE 802.1AS –定時和同步 ②IEEE 802.1Qbv –計劃流量的增強 ③IEEE802.1Qav –時間敏感流的轉發和排隊增強 ④IEEE 802.1Qcc –流保留協議的增強 ⑤IEEE 802.1Qci * –每流過濾和管理 ⑥IEEE802.1CB * –可靠性的幀復制和消除 ⑦IEEE 802.1Qbu *和IEEE802.3br * –幀復制和可靠性消除

4.RELY-TSN-KIT

RELY-TSN-KIT

為了為系統集成商提供一種有效的TSN方法，RELYUM已推出了首款基于最終產品的TSN套件，該套件可評估：①基于IEEE 802.1AS時間同步的重要性；
②借助時間感知整形器，可以確定性地交付實時流量；③通過基于信用的整形器在流量類別之間進行帶寬分配和預留的好處。RELY-TSN-KIT，這是第一個針對TSN的開箱即用的解決方案，它可以無縫實施確定性以太網網絡，并從這些技術復雜性中抽象出用戶設備和應用。這個新工具包具有以下主要優點：①它基于TSN最終產品，可用于TSN網絡的任何實際實現中；②它與任何具有可用PCIe插槽，運行幾乎所有操作系統的標準PC兼容。除此之外，它還旨在最小化主機PC中所需的配置。這樣就產生了一個TSN“即插即用”工具包，無論他對TSN的了解如何，任何用戶都可以使用它。