개요 o TSN 기술은 Layer 2 (L2)의 이더넷을 기반으로 저지연(low latency)및 저지연편차(low delay variation), 저손실(low packet loss)의 확정적(deterministic) 서비스를 제공하는 기술. 네트워크 자원을 공유하는 컴포넌트 간 시간을 동기화 하고, 동기화 된 시간을 기반으로 하는 스케줄링을 통해 트래픽을 처리함으로써 장비 내에서 스위칭에 소요되는 최대 지연을 보장하는 시간 확정적 네트워크 기술.
o TSN 기술은 크게 포워딩(Forwarding) 기술, 시간 동기화 기술,경로 설정 및 자원 예약 기술, 무손실 전달(Frame Replication and Elimination for Reliability, FRER) 기술로 분류
세부 기술 1) 포워딩 기술 TSN 포워딩 기술은 기존의 브릿지(bridge) 구조 중 포워딩 프로세서와 MAC 부분에 시간 확정적 포워딩을 위한 새로운 기능을 추가함 [그림 1]. 장비 내 트래픽 전송 시간을 확정적으로 보장하지 못하는 문제를 해결하기 위해 스케줄 된 트래픽(Scheduled Traffic, 802.1Qbv) 방법은 각 트래픽 클래스 별 큐의 출력을 전송 게이트(Transmission Gate)를 통해 시간 확정적으로 제어하는 방법을 사용함
2) 시간 동기화 기술 TSN에서 시간 확정적 포워딩을 위한 시간 동기화 기술은 1588v2 PTP 기술을 사용함. [그림 2]와 같이 sync나 delay request메시지 전파 중, 중간 노드에서 큐잉 및 프로세싱에 소요되는 체류 시간(residence time)으로 인한 편차를 최소화하기 위해 E2E transparent clock 또는 peer-to-peer transparent clock 을 사용함. 1588v2는 sub-ns 수준의 시간 동기를 제공하는 프로토콜이며, sub-ns 수준으로 정밀도를 향상하기 위한 리비젼 작업을 진행 중에 있으며, 구조, 고정밀(High Accuracy), 유지보수(Upkeep), 관리, 보안 등 5개 분과로 나누어 진행 중
3) 자원 예약 기술 TSN을 위한 자원 예약 방법은 분산 모델과 부분 집중 모델(Centralized Network/Distributed User Model), 중앙 집중 모델이 존재함. - 분산 모델 경우 토커(Talker)가 전송하려는 스트림 아이디와 목적지 주소(Destination Address, DA), 가상랜(Virtual LAN, VLAN) 아이디, 트래픽 사양(Traffic Specification, TSpec)의 인자인 최대 프레임 사이즈, 최대 프레임 주기, 그리고 스트림의 우선순위, 계급(Rank)값 등을 기존의 스트림 예약 프로토콜(Stream Reservation Protocol, SRP)을 사용하여 리스너(Listener)에게 전달하여 스트림 예약을 요청하고, 리스너는 스트림 아이디를 리턴하여 등록하는 방식임. - 부분 집중 모델 토커와 리스너는 기존의 SRP 프로토콜을 통한 분산 모델과 동일하게 동작하며, 네트워크의 자원 예약은 토커와 리스너에 바로 연결된 엣지(edge) 노드에서 중앙 네트워크 설정(Centralized Network Configuration, CNC)으로 사용자/네트워크 설정 정보 (User/Network Configuration Info)라는 이름으로 전달하여 필요한 네트워크 자원을 중앙 집중형으로 예약함
4)무 손실전달 기술 TSN을 위한 저손실 기술은 기존의 브릿지 기술에서 사용되는 절체 방법이 아닌, [그림 3]과 같이 프레임 복제/삭제 방식의 무 손실전달 방법을 사용. 토커가 리스너에게 전달하는 스트림을 다중 경로로 전달 가능한 노드에서 스트림 헤더와 시퀀스 번호를 세팅하여 여러 개의 멤버 (Member) 스트림으로 복제하여 전달함. 노드에서 스트림의 중복을 체크하는 기능을 기본 복구 기능(base recovery function)이라 하며 위치에 따라 두 개의 복구 기능으로 분류됨. 입력 포트에서 중복되는 패킷을 검사하는 개별 복구 기능(Individual recovery Function)과 출력 포트에서 다중 포트로 수신된 스트림의 중복 여부를 검사하는 시퀀스 복구 기능(Sequence recovery function)이 있으며 각 복구 기능의 중복 검사는 백터 복구 알고리즘(Vector Recovery Algorithm)과 일치 복구 알고리즘(Match Recovery Algorithm) 2가지 알고리즘 중에서 선택하여 수행하게 됨.
