在當(dāng)今快速發(fā)展的智能通訊領(lǐng)域，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）已成為確保網(wǎng)絡(luò)通信高可靠性和低延遲的關(guān)鍵技術(shù)。IEEE 802.1 Qci作為TSN的一個(gè)重要組成部分，提供了一套強(qiáng)大的機(jī)制來管理網(wǎng)絡(luò)流量，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級(jí)和帶寬得到保障。本文將深入探討IEEE 802.1 Qci協(xié)議的基本概念、工作原理以及虹科提供的Qci解決方案，幫您理解如何通過精確的流量控制來提升網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和效率。

虹科TSN解決方案

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技術(shù)簡介

時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）通過IEEE 802.1 Qci標(biāo)準(zhǔn)定義了一種關(guān)鍵的高可用性協(xié)議。這一協(xié)議的主要目的是防止未配置或存在故障的設(shè)備發(fā)送不必要流量，避免這些流量對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的其他類別造成干擾。Qci利用以太網(wǎng)幀中的多個(gè)字段，如MAC地址和VLAN ID，來識(shí)別和區(qū)分不同的數(shù)據(jù)流。一旦數(shù)據(jù)流被準(zhǔn)確識(shí)別，就可以為每個(gè)流獨(dú)立設(shè)定規(guī)則，包括：

• 為每個(gè)流設(shè)置允許的最大數(shù)據(jù)包大小
• 規(guī)定每個(gè)流的最大帶寬使用
• 控制數(shù)據(jù)包的傳輸，包括允許或禁止特定數(shù)據(jù)流的傳輸

Qci中的帶寬限制采用了信用和令牌桶機(jī)制。這一機(jī)制確保了對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)流的帶寬使用進(jìn)行有效控制，防止任何單一流占用過多帶寬。同時(shí)，通過VLAN TAG中的DEI字段，Qci能夠在丟包發(fā)生之前，實(shí)現(xiàn)帶寬溢出的預(yù)防性傳播，從而在設(shè)備間進(jìn)行流量控制。

此外，IEEE 802.1 Qci定義了一套豐富的統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器，使網(wǎng)絡(luò)管理員或設(shè)計(jì)者能夠檢測配置問題。

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工作原理

PSFP（Per-Stream Filtering and Policing）通過過濾和監(jiān)管數(shù)據(jù)流，防止流量泛洪和惡意節(jié)點(diǎn)攻擊。PSFP包含三個(gè)層級(jí)/功能：

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通過Filter識(shí)別和過濾數(shù)據(jù)流，依據(jù)Stream ID和Priority選擇不同的過濾器，Stream ID通過802.1CB的一個(gè)功能來識(shí)別。

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Stream gate控制數(shù)據(jù)流量，與802.1Qbv中的gate相比，其位置在隊(duì)列前，賦予通過gate的幀內(nèi)部優(yōu)先級(jí)值IPV，確定流量類別。

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對(duì)進(jìn)入Meter的數(shù)據(jù)進(jìn)行流量監(jiān)管，例如設(shè)置流量上限，并在超出時(shí)丟棄數(shù)據(jù)，監(jiān)管算法不包含在802.1Q中，詳見MEF10.3。

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虹科Qci解決方案

虹科TSN交換機(jī)

虹科TSN交換機(jī)（點(diǎn)擊查看產(chǎn)品詳情）通過實(shí)施IEEE 802.1Qci標(biāo)準(zhǔn)，提供了一套每流過濾和監(jiān)管功能，以確保調(diào)度流量不受網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施入口點(diǎn)上可能發(fā)生的配置錯(cuò)誤或設(shè)備故障的影響。以下是虹科Qci解決方案的關(guān)鍵警務(wù)行動(dòng)：

1、基于幀長度的監(jiān)管

這項(xiàng)措施允許設(shè)定基于最大幀長度的過濾標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范數(shù)據(jù)幀的傳輸。

每流過濾和管理（PSPF）

PSPF由一個(gè)有序的流過濾器列表組成，這些過濾器確定將應(yīng)用于在特定流上接收到的幀的過濾和監(jiān)督操作。

2、針對(duì)未配置數(shù)據(jù)流的監(jiān)管

對(duì)于使用相同流量類別（PCP）但未進(jìn)行配置的數(shù)據(jù)流，虹科Qci解決方案將執(zhí)行監(jiān)管或?qū)⑵渲匦聵?biāo)記為盡力而為（或賦予較低優(yōu)先級(jí)）。

3、基于門狀態(tài)的監(jiān)管

此監(jiān)管機(jī)制僅允許在流門開啟狀態(tài)下接收幀，關(guān)閉狀態(tài)下接收到的幀將被視為無效。

流門表

流門表中的每個(gè)條目都包含控制流門狀態(tài)的關(guān)鍵元素，這些元素決定了數(shù)據(jù)流的接收條件。

4、基于速率的監(jiān)管

這項(xiàng)監(jiān)管措施監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流的發(fā)送速率，確保不超過為特定數(shù)據(jù)流設(shè)定的流量限制。

流量計(jì)（表）

流量計(jì)（表）記錄了每個(gè)數(shù)據(jù)流的流量信息，為監(jiān)管流量提供了必要的數(shù)據(jù)支持。

擴(kuò)展流量表（通過使用CLI訪問）：

PSPF統(tǒng)計(jì)信息

PSPF統(tǒng)計(jì)信息提供了對(duì)過濾和監(jiān)管操作的詳細(xì)記錄，幫助網(wǎng)絡(luò)管理員進(jìn)行性能監(jiān)控和優(yōu)化。

實(shí)現(xiàn)PSFP需要依據(jù)IEEE Std 802.1CB標(biāo)準(zhǔn)中的流識(shí)別函數(shù)，該函數(shù)提供的流句柄用于PSFP的監(jiān)督和排隊(duì)決策。幀句柄的值和接收幀的優(yōu)先級(jí)參數(shù)共同決定了幀將應(yīng)用哪個(gè)流過濾器，以及將執(zhí)行哪些過濾和監(jiān)管操作。

結(jié)語

本文介紹了IEEE 802.1 Qci協(xié)議及其在構(gòu)建高可靠性網(wǎng)絡(luò)中的重要性。虹科的Qci解決方案進(jìn)一步將這些理論應(yīng)用于實(shí)踐，通過每流過濾和監(jiān)管功能，有效防止了由于配置錯(cuò)誤或設(shè)備故障導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)干擾。隨著工業(yè)自動(dòng)化和智能制造對(duì)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性要求的不斷提高，理解和應(yīng)用IEEE 802.1 Qci協(xié)議及其相關(guān)技術(shù)，對(duì)于構(gòu)建一個(gè)高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境至關(guān)重要。