“TSN系統設計技術交流群”討論內容分享（2020.01.15）
發布時間：2020-01-16
本文是對“TSN系統設計技術交流群”近期討論的記錄。討論主要涉及“TSN的適用場景”，“TSN與TTE規劃與調度的區別”以及“TSN端系統設計”三方面，對理解TSN原理和進行TSN系統設計具有一定參考意義。
對參加討論的西安電子科大的邱智亮教授，國防科大的孫志剛研究員，彭偉研究員，全巍博士，電科54所的李文江高工，海軍工程大學徐成成博士以及GQ Wang等表示感謝。
一、關于TSN的適用場景
車聯網（車輛間組網）是TSN的重要應用領域，請問（OpenTSN）這種集中控制網絡架構能滿足車輛對高動態組網需求嗎？
目前這是我們的一個發展規劃，希望能提供動態網絡管理能力，但是否能滿足需求目前還沒有驗證過
我個人看法，可以用于車輛內的網絡，但可能還不適合用于VANET技術的發展應服務于應用需求，TSN網絡希望為用戶提供高質量的服務，但網絡能夠提供高質量服務的前提是資源預留，如你文中介紹的內容實質上就是一種實現資源預留的方法，類似于SDN。但這種網絡運行方式實際與用戶希望隨性使用網絡的習慣相矛盾，用戶希望像使用互聯網一樣使用網絡，又希望獲得更好的服務，但網絡服務提供者必須了解用戶需求，包括帶寬、時延、丟失等信息，才能為用戶預留網絡服務資源，問題是用戶能說清楚自己的網絡需求嗎？既然用戶都說不清楚需求，網絡又如何提供服務？這是目前TSN網絡沒有回答的一個深層次問題。
TSN網絡能夠提供良好服務的基礎是資源預留，即提供PVC/SVC通路，本質上采用的是一種面向連接的網絡服務方式，但這與采用無連接方式為用戶提供服務的互聯網具有不可調和的矛盾，如果TSN網絡希望應用于廣域網，就不可能脫離現有的互聯網，而現有互聯網是建立在無連接基礎上工作的，所以說面向連接的TSN與無連接的互聯網是不能兼容的，這也將成為TSN網絡拓展應用范圍難以克服的技術問題。
問題是TSN網絡沒有把自己定義為僅應用于車輛的內網通信。
在相對靜態的網絡里，TSN可通過預留資源的方式提供純L2的端到端的聯接來支持上層的APPs。但在相對動態的車聯網環境里，TSN只能用于點到點的鏈路建立與維護，這就需要動態的L3協議（類似于mobile ad hoc）來進行實時的，on-demand （最好是in-band 信令）端到端連接建立并分配資源，例如車輛之間的動態信息分發。我們不能期望TSN可用于所有場景。
TSN用于高動態、用戶通信需求不明確的環境是有問題的，需要研究
網絡服務提供者可以通過收集歷史數據來預測用戶的未來流量，相應地提供統計復用的服務質量保障
TSN技術確實有它的適用場合，不能指望它什么地方都好用
也即TSN本質是面向連接的，而目前的互聯網是無連接的，其路由器不支持SVC信令或不支持SDN控制指令，也即互聯網無法為TSN網絡提供服務質量保證，這是目前無法調和的矛盾。
基于IEEE標準的TSN技術是針對局域網的，如果是在互聯網上，那么可以關注確定性網絡（deterministic networking）技術
TSN目前有些尷尬，想擴大技術應用領域，但與互聯網不兼容，自己又不可能構建成一個超大網絡。
還是要看應用需求，在一些局域網的場合還是有TSN的需求的
一樣都沒有解決上述問題，面向連接的資源預留與無連接的互聯網就是互不兼容的兩種設計思路。網絡應用于局域環境沒有問題，問題是總有人把TSN神化，視乎一TSN什么問題都解決了，這就不科學了。
沒有必要把TSN神化，TSN技術也在發展中
感謝幾位老師帶來的深入討論，理解tsn的目標應用場景定位應該是局域網絡
IEEE不是成立了關于廣域網的工作組嗎，叫Dnet吧，標準也在研究中吧，tsn主要是局域網吧。基于IEEE標準的TSN技術是針對局域網的，如果是在互聯網上，那么可以關注確定性網絡（deterministic networking）技術”。華為研究的是廣域網的吧，不知道5G的URLLC“Ultra Reliable Low LatencyCommunications”場景算tsn還是DNET。
5G標準rel 15曾經留了一個口，叫做non-IPdata transport interface。但沒有具體說明是什么技術。現在rel 16把TSN作為候選之一，如果定下來，則從5G終端開始，app可以直接over TSN over 空口，然后over 接入網TSN，進行端到端的TSN通訊。
二、TSN與TTE規劃調度的區別
TTE=Eth+TTP；TTE主要應用于局域，采用基于管理者集中規劃連接的工作模式，也即其所有的連接都是由管理中心配置的。而TSN實質是：TSN=TTE+用戶連接控制面（也可以說是用戶信令控制面）；也即TSN的本質是在TTE集中規劃管理的基礎上，給了用戶一種通過信令隨時建立動態連接的可能，把以太網的無連接、TTE的PVC連接，變成了支持可以動態連接的網絡，但這不能改變其僅適用于局域網的內在約束本質。
tsn在技術上的特點是將隊列系統引入確定性交換，離線規劃的是為每個時間敏感流分配交換機輸出隊列的空間。而tte在交換時使用的是離散的ram，離線規劃的是為每個時間觸發流分配交換機輸出鏈路上的時隙。tsn的隊列系統資源利用率高，實現簡單。近年來變得可行主要是以太網升級到千兆帶寬，彌補了隊列系統細粒度控制不足的缺陷。但tsn的實現架構兼容傳統以太網實現，因此tsn的應用可以大大降低確定性交換的成本，簡化管理的復雜度。
在網絡同步的情況下，tsn離線規劃的時間敏感流交換機輸出隊列的空間，與tte離線規劃交換機輸出鏈路上的時隙是沒有本質區別的，TSN分配隊列中的內容，在規定的時間內也是必須發送的，發送時也是要占用交換機輸出端口時隙的。
由于tsn映射到輸出隊列中的分組是沒有先后順序的，因此交換機在輸出調度時不需要每條流的信息。就像快遞員把快遞放到豐巢中即可，不用考慮每個用戶取快遞的時間。而tte需要精確控制每個分組進入輸出鏈路的時隙，因此交換機需要保存每個細粒度流的信息。就像送外賣，需要規劃每一單送達的時間。tsn與tte預約和調度的差別，就是順豐與餓了么的差別？
三、TSN端系統設計
這樣比喻確實比較貼切，是否可以進一步延伸理解為TSN放寬了對端側應用程序投遞數據的時間限制，只要用戶將數據投遞給端系統，TSN就可以按規劃在期望的時延內將數據轉發至目的端。
在ttp/c的規范中對端與網絡交互的方法定義的比較詳細。一是采用雙端口ram，對應用和網絡的數據交互時間進行解藕，二是離線規劃為每個端系統定義了MEDL（消息描述符列表）數據結構，規定了網絡在特定時間取數據發送，和向雙口ram中應用緩沖區提交數據的時間。
個人感覺在tsn，tte端系統實現時，都可以參考ttp/c中的這個機制。端與網絡的交互方式，也是在上個月楓林論壇上，大家討論最激烈，討論時間很久的問題。個人感覺tsn在發展中不斷借鑒tte的優點。就像順豐開始送咖啡一樣，我們也計劃在opentsn實現中，使用as6802同步方式。
