Time Triggered ETHERNET (TTETHERNET)

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1 Time Triggered ETHERNET (TTETHERNET) Obiettivi di TTEthernet Reti Configurate Staticamente Sono caratterizzate da una assegnazione statica delle risorse Offrono Prestazioni Garantite: perdite, ritardi, variabilità dei ritardi garantiti in modo hard Supportano Applicazioni Safety- Critical Sono caratterizzate da una bassa efficienza di utilizzazione delle risorse (alti costi) Reti Configurate Dinamicamente Sono caratterizzate da una assegnazione dinamica delle risorse Nessuna garanzia sulle prestazioni: best effort con supporto di Qualità di Servizio Non Supportano Applicazioni Safety- Critical Sono caratterizzate da una alta efficienza di utilizzazione delle risorse (bassi costi) L obiettivo di TTEthernet è di supportare applicazioni safety-critical e non safety-critical su una una unica piattaforma di comunicazione Ethernet (basso costo) estesa con delle funzionalità aggiuntive Lo standard AS6802, emesso dalla Society of Automotive Engineers (SAE), ne descrive le principali caratteristiche Page 1

2 Servizi dell Architettura TTEthernet Supporta i Servizi Best Effort e Rate Constrained delle reti AFDX Supporta il Servizio Time Triggered Offerto ai flussi di messaggi time triggered Un messaggio time triggered è un messaggio che codifica/imposta lo stato di un dispositivo (sensore, attuatore, ) I flussi di messaggi time triggered sono flussi periodici che richiedono assenza di perdita, ritardo limitato e variabilità dei ritardi trascurabili (hard) Prevede l implementazione di uno scheduling (offline) in grado di allocare staticamente risorse di trasferimento ai flussi di time triggered message Architettura di comunicazione TTEthernet Eredita i sottosistemi MAC e fisico della rete AFDX con l aggiunta di una funzionalità di scheduling statica delle risorse e la definizione di un protocollo di sincronizzazione dei nodi ES1 SW1 SW2 SW3 ES5 di sincronizzazione MAC Fisico di sincronizzazione MAC Fisico di sincronizzazione MAC Fisico Funzionalità di scheduling statico (Offline) per una allocazione di banda statica ai flussi di messaggi time triggered Page 2

3 Servizio Time Triggered Sui ciascun collegamento d uscita le risorse di banda sono allocate staticamente (strategia di pre-assegnazione individuale) e periodicamente ai flussi timetriggered in modo da garantire ritardi di trasferimento costanti La banda di trasferimento restante è riservata per il traffico Rate-Constrained (pre-assegnazione collettiva) e il traffico Best Effort (assegnazione a domanda) switch T 1 T 2 Frame Time Triggered #1 switch Frame Time Triggered #2 Lo Scheduling in TTEthernet Buffer dei frame Time Triggered (scheduling offline) Interfaccia d uscita Buffer dei frame Rate-constrained (alta priorità) Scheduler switch Buffer dei frame Best Effort (bassa priorità) Page 3

4 Scheduling Offline in TTEthernet End Station-A I ll transmit M from 11:05 to 11:20 I ll transmit M from 11:30 to 11:45 M Switch/Bridge-1 M Switch/Bridge-2 I ll transmit M from 10:45 to M End Station-B Prevede l allocazione statica di risorse di trasferimento Affinché il meccanismo possa funzionare è importante che gli elementi di rete siano sincronizzati (stessa base dei tempi) La Sincronizzazione in TTEthernet Master-1 (SM1) PCF1 Compression Master (CM) Master-1 (SM2) PCF2 Client (SC) Master (SM): invia e riceve le Protocol Control Frame (PCF) per sincronizzare il proprio clock Compression Master (CM): provvede alla sincronizzazione dei clock delle SM e SC re-inviando le PCF ai SM e ai SC Client (SC): riceve le PCF per sincronizzare il proprio clock Page 4

5 Principi di Funzionamento della Sincronizzazione Step-1: invio di PCF in istanti pre-stabiliti (disallineati) da parte di M SM e attesa del loro ritorno in istanti schedulati Step-2: Introduzione di ritardi variabili t i (i=1,,m) da parte del CM e re-invio delle PCF ai SM Step-3: Aggiustamento dei clock del SM #i (i=1,,m) di una quantità pari a t i pari alla differenza tra gli istanti di arrivo reali e schedulati della PCF Esempio di Sincronizzazione Master-1 (SM1) PCF1 Compression Master (CM) Master-1 (SM2) PCF2 P Scheduled Time Real Time PCF1 D1 - D1 D3 - D3 clock_corr = 0 SM1 PCF2 D2 - D2 t P - t D4 - D4 clock_corr = - t SM2 t P Real Time Scheduled Time Permanence Function: per equalizzare al valore costante i ritardi subiti dai PCFs (D1,D2,D3,D4) Compression Function: per determinare la differenza tra i clocks e quindi calcolare i valori di correzione variabili da applicare in modo da riallinearli Page 5

6 Formato della PCF Per svolgere correttamente la permanenze function, i CM e SM necessitano di conoscere i ritardi subiti da una PCF (D1,D2,D3,D4) Il campo Transparent Clock nella PCF permette la valutazione del ritardo subito da una PCF; il campo è aggiornato da ogni nodo attraversato La PCF è trasportata in una (MAC)-PDU il cui campo type/length è impostato al valore 891D Page 6