IEEE 802.1AS是一個網(wǎng)絡(luò)時間同步協(xié)議，它是IEEE 802.1工作組的一部分，主要用于支持時間敏感的應(yīng)用在橋接網(wǎng)絡(luò)中的時間同步。802.1AS協(xié)議專門為了滿足TSN網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的時間同步需求而設(shè)計。TSN是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它可以提供精確的時間同步和低延遲，從而保障音視頻、傳感器、控制器和其他時間敏感的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸。相較于AS-2011版本中的單時鐘域，AS-2020版本則是提供了對多時鐘域的支持。當(dāng)前很多國內(nèi)知名OEM和供應(yīng)商都對AS-2020表現(xiàn)出了濃厚的興趣，已經(jīng)開始開發(fā)和設(shè)計基于AS-2020的車內(nèi)時間同步網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

應(yīng)用背景

單一的時鐘域在進行時間同步時，如果某條物理鏈路發(fā)生故障，影響了時間同步報文的傳輸，那么對于該物理鏈路所連接的下游節(jié)點以及依賴該節(jié)點參與時間同步的后續(xù)所有節(jié)點，它們的時間同步功能均會發(fā)生異常。

規(guī)范背景
針對上述異常情況，AS-2011采取BMCA重新選取主時鐘的方法，而BMCA重新生成時間同步樹是需要時間的，這段時間內(nèi)整個網(wǎng)絡(luò)的時間可能會有較大波動。
車載以太網(wǎng)AVB規(guī)范中也規(guī)定了對于這種異常情況的處理行為，對于switch節(jié)點，如果上游鏈路故障，該switch節(jié)點會采取syncReceiptTimeout behavior，具體來講就是沿用上次儲存的GM時間，依賴本地時鐘向下游節(jié)點發(fā)送時間同步報文，而如果是與GM相鄰的switch節(jié)點采取了這種行為，就可能會發(fā)生外部授時時鐘源（如GPS）丟失的問題，這會影響整個網(wǎng)絡(luò)時鐘源的可靠性。對于終端slave節(jié)點，如果上游鏈路故障，該終端slave節(jié)點會采取Holdover behavior，具體來講就是只能靠本地時鐘和已知的自身和GM的頻率偏差來維持自身時間，而如果這種行為持續(xù)較長時間的話，該終端slave節(jié)點的時間就可能會與GM的時間偏差越來越大。
AS-2020則是通過實現(xiàn)時鐘域冗余來提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，從而盡可能保障當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)在物理鏈路故障情況下的時間同步。下面介紹其中一種實現(xiàn)時鐘域冗余的方法 - 通過類似CB鏈路冗余機制的方式來實現(xiàn)時鐘域冗余。

在上述時間同步網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?/span>，以同一個GM為根節(jié)點，分別生成了藍(lán)色和紅色兩個時間同步樹（也就是兩個時鐘域），當(dāng)其中一個時鐘域中的時間同步報文傳輸異常時，相鄰的下游節(jié)點可以使用另一個時間域中的時間同步報文來完成時間同步。
在這個網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點都要具備同時支持多個時鐘域的功能。
在實際環(huán)境中，終端節(jié)點（GM或者slave）與bridge之間藍(lán)色的時間同步樹和紅色的時間同步樹可以走兩條不同的物理鏈路，這樣在其中一條物理鏈路發(fā)生故障時，另一條物理鏈路上仍然搭載了有效的時間同步信息，整個網(wǎng)絡(luò)的時間同步性能得以保障。

TSN CoreSolution新功能

TSN Box作為TSN CoreSolution中的硬件工具，在原有AS-2011時間同步節(jié)點仿真的基礎(chǔ)上，增加了對AS-2020功能的支持。在上述時間同步網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，TSNBox可以作為GM或者slave，同時維持兩個時鐘域中的時間。對于那些想要進行時鐘域冗余的開發(fā)或測試，但又缺少相關(guān)設(shè)備支持的工程師來說，TSN Box無疑是一個優(yōu)秀的選擇。

TSN CoreSolution AS-2020功能特性驗證
1）驗證TSN Box可以作為GM同時維持兩個不同的時鐘域
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??中間作為GM的TSNBox分別位于兩個不同的時鐘域中
抓取左側(cè)鏈路上的sync報文發(fā)現(xiàn)其domain number為0，抓取右側(cè)鏈路上的sync報文發(fā)現(xiàn)其domain number為2，且左右兩側(cè)鏈路上Pdelay_Req、Pdelay_Resp和Pdelay_Resp_Follow_Up 報文的domainNumber都是 0（與AS-2020規(guī)范相符）。
Domain0中作為slave的TSNBox顯示的同步結(jié)果如下：
Domain2中作為slave的TSNBox顯示的同步結(jié)果如下：可見兩個不同時鐘域中的slave均和GM達到時間同步，這說明中間的TSN Box作為GM在同時維持兩個不同的時鐘域。
2）驗證TSN Box可以作為slave同時維持兩個不同的時鐘域
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 中間作為slave的TSNBox分別位于兩個不同的時鐘域中
抓取左側(cè)鏈路上的sync報文發(fā)現(xiàn)domain number為0，抓取右側(cè)鏈路上的sync報文發(fā)現(xiàn)domain number為2，且Pdelay_Req, Pdelay_Resp, and Pdelay_Resp_Follow_Up 報文的domainNumber是 0。
作為slave的TSNBox使能Reverse Sync功能，發(fā)送同步時間戳，并利用TSNBox對Reverse Sync的支持來計算GM與slave之間的同步誤差/精度。
Domain0中作為GM的TSNBox顯示的同步結(jié)果如下：Domain2中作為GM的TSNBox顯示的同步結(jié)果如下：
可見位于兩個不同時鐘域中的slave均和對應(yīng)的GM達到時間同步，這說明中間的TSN Box作為slave在同時維持兩個不同的時鐘域。

典型應(yīng)用場景示例在斷開綠色物理鏈路的情況下，不影響GM和slave之間的時鐘同步。在斷開紅色物理鏈路的情況下，不影響GM和slave之間的時鐘同步。

通過時鐘域冗余的功能，保證了在其中一條物理鏈路發(fā)生故障時，原時間同步網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點仍然可以正常進行時間同步。

公司背景
TSN Syetems在TSN工具鏈產(chǎn)品領(lǐng)域已有長達十年的發(fā)展歷史，其公司內(nèi)部有超過50位時間敏感網(wǎng)絡(luò)和汽車電子電器架構(gòu)方面的專家。TSN Systems公司專注TSN技術(shù)研發(fā)，致力于提供專業(yè)的測量和分析工具來幫助汽車行業(yè)控制復(fù)雜度、降低風(fēng)險，其TSN CoreSolution是該公司推出的最新產(chǎn)品，致力于輔助工程師進行復(fù)雜TSN網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)和驗證。
北匯信息作為TSN Systems在中國的獨家合作伙伴，多年來一直致力于TSN設(shè)計與驗證的實踐工作，積累了豐富的TSN項目經(jīng)驗。期間，參與多個國內(nèi)TSN項目，擁有完整的TSN設(shè)計、仿真、原型搭建的開發(fā)經(jīng)驗，同時為客戶提供齊備的TSN測試工具鏈與驗證方法。