神经网络时间序列预测_神经网络时间序列预测

TSN是一系列标准，非常庞大，也非常灵活，可以按需求选择，不过对技术的要求较高，不易抉择。它从四个方面（时间同步、延迟、可靠性、资源管理）考虑扩展传统以太网标准，以满足不同系统在时效性方面的需求。

后记

TSN已不再只是一个理想化项目，而是已成为被行业组织认证的广泛使用的标准。从2019年年初的汉诺威工博会可略见TSN对于工业领域的重要性。其主题为“融合的工业——工业智能”，作为“工业智能”的基石，智能化技术和网络化技术自然成为本届工业展的重中之重，涉及的内容包含工业人工智能、协作机器人、数字孪生、工业互联网平台、数字物流等范畴。

在这个通信领域大军浩浩已临5G元年城下的年度，工业4.0与5G + TSN的融合是近几年的重点。TSN时间敏感网络作为在工业领域融合信息技术（Information Technology,简称为IT）和运营技术（OperationTechnology，简称为OT）的重要桥梁，由其掀起的改造工业互联网IIoT底层架构的浪潮持续演进，相关进展尤为值得关注。

车载网络架构演变和TSN

随着汽车自动驾驶的发展，软件功能虚拟化和硬件简化的重要意义将进一步提升，而这可能以几种形式成为现实。一是将硬件整合到针对不同时延性和可靠性要求的堆栈中；二是一个冗余的“超级计算机”将取代ECU的地位；三是彻底放弃控制单元的概念，转而采用智能节点计算网络。

另一方面从安全的角度出发，在今后的2到3代汽车产品上，整车企业将会安装多个具备相似功能的传感器来确保车辆具备充足的安全冗余。长期看来，行业将开发更完善的传感器解决方案来减少传感器数量和成本。而且可能传感器会变得更加智能，传感器融合和3D定位等高级功能将在中心化运算平台上进行，预处理、筛选和快速反应则很可能直接在传感器内完成。对于对可靠性要求较高的安全类关键应用，将利用冗余来完成所有对安全行驶至关重要的工作，如数据传输和电力供应等。

从长远的发展来看车载网络架构将在不同阶段呈现出不同的模式来满足需求。

传统车载网络架构

这是过去及现在车载网络的主流架构，车内ECU透过内联网及中央网关连接来在不同子网间传输数据。其中中央网关的角色至关重要，但功能较单一，主要作为信息传送、数据转换的通道，很少做数据处理。

在研架构（Domain Architecture）

随着汽车在智能驾驶领域的发展，功能越来越复杂， OEM更倾向于将车辆按照不同的功能划分不同的域，整合域中部分功能相近ECU的功能在域控制器下来管理。例如：ADAS、车载娱乐、车身控制、动力传动等域。

未来架构（Zone Architecture）

未来迈向高度自动驾驶时代，车用计算机设计将朝向集中式、具备更强大功能等方向发展，或有人称之为AI超级计算机。超级计算机负责车辆所有管理和决策工作，即前述提及的域控制器的功能弱化，并强化车用主计算机的功能；另外所有数据不需要预先处理，直接汇集至超级计算机做大数据分析、判断和决策。

在此结构下，中央计算机需要处理的数据相较域的架构更多，时效性要求会更高。

车载以太网中的TSN

在早期的传统车载网络架构中，最典型的应用是后座娱乐系统，这种系统无需考虑延迟，而且有相对更低成本的方式来传输音视频媒体流数据，所以当时的AVB一直很少应用。

随着车载网络架构的演变，各种需求的不断变化，都将带来更多的以下问题：

数据量的提升

据估算，一辆自动驾驶汽车每小时产生的数据量将达到4TB。

数据时效性

在类似自动驾驶的需求中要对传感器数据快速处理，且执行机构要快速响应处理后的指令。

高度自动驾驶的冗余要求

在自动驾驶在安全等级达到一定程度后，从可靠性角度出发必须考虑的问题。

互联环境下的安全保障

网络攻击和单点功能失效造成的流量过载等威胁整车正常功能。

TSN标准的推出，为人们解决上述问题，对已期许良久的先进性未来汽车（Domain架构 和 Zone 架构）提供了有力保障，设想其将具备高速IP网络连接、智能自动驾驶员辅助/制动系统、信息娱乐门户、简化的内部线束及更轻的总重量。

根据汽车网络架构中各节点的网络特性、传输的数据类型以及应用数据对网络的要求，在电子电器架构设计之初就已经基本确定，具有静态特性。

TSN现状

从2012年TSN工作组创立后到现在，TSN中各部分协议日渐完善，根据IETF 106会议（2019年11月）的内容和官方给出的协议从四个方面（时间同步、延迟、可靠性、资源管理）分类汇总如下所示：

由于TSN的灵活性，出现了各种针对不同行业的Profile来规范使用：

参考文献

[1] http://www.ieee802.org/1/files/public/docs2019/dg-zinner-automotive-architecture-evolution-0319-v02.pdf

[2] https://datatracker.ietf.org/meeting/106/materials/slides-106-detnet-sessb-tsn-update-01

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高可靠性——TSN（ Time Sensitive Network-时间敏感网络） 802.1Qci协议介绍 – 知乎 (zhihu.com)

基于TSN 802.1AS协议的时间同步分析（7种延时，1次厘清） – 知乎 (zhihu.com)

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TSN（时间敏感网络）纯干货分享

已剪辑自: https://zhuanlan.zhihu.com/p/336776258

背景介绍

TSN（Time-Sensitive Networking）时间敏感网络，即在非确定性的以太网中实现确定性的最小时间延时的协议族，是IEEE 802.1工作组中的TSN工作组开发的一套协议标准，定义了以太网数据传输的时间敏感机制，为标准以太网增加了确定性和可靠性，以确保数据实时、确定和可靠地传输。

扩展介绍

2006年，IEEE 802.1工作组成立了AVB音视频桥接任务组，主要解决以太网中音频视频数据实时同步传输的问题。2012年，AVB任务组在其章程中扩大了时间确定性以太网的应用需求和适用范围，同时将任务组名称更名为：TSN工作组。

关键组件

由IEEE 802.1制定的TSN标准文档可以分为三个基本的组件类别，协调一致地工作可以完整地发挥TSN实时通信的全部功能：

1. 时间同步

对于实时通信而言，时间在TSN网络中起着重要的作用，端到端（End-to-End）的传输延迟具有难以协商的时间界限，因此网络中的所有设备都需要共同的时间参考，需要彼此同步时钟。

TSN网络中的时间同步可以通过不同的技术实现：

GPS时钟

· 优点：可以提供统一的时钟信号

· 缺点：价格昂贵；在移动的汽车中无法保证GPS时钟始终接入卫星信号

分布式网络

TSN网络中的时间通常从一个中央时间源直接通过网络本身分配，也就是使用IEEE 1588精确时间协议完成。

扩展介绍

IEEE 1588是一个比较大的普适协议规范，IEEE 802.1的TSN工作组将IEEE 1588配置文件中适用于汽车或工业自动化网络相关的选型提取出来组成IEEE 802.1AS。

2. 调度和流量整形

由于端口转发机制的限制，在标准的以太网中，实时性是难以保证的。调度和流量整形允许在同一网络上共存不同优先级的不同流量类别，每个类别对可用带宽和端到端延迟都有不同的要求。所有参与实时通信的设备在处理和转发通信包时遵循相同的规则。

3. 通信路径的选择、预留和容错

所有参与实时通信的设备在选择通信路径、预留带宽和时隙方面遵循相同的规则，可以利用多条路径来实现故障排除，支持保护诸如安全相关的控制回路或车辆中的自动驾驶之类的安全应用，以防止硬件或网络中的故障。

常用TSN协议说明

IEEE 802.1AS-rev

确保连接在网络中各个设备节点的时钟同步，并达到微秒级甚至纳秒级的精度误差。

IEEE 802.1Qat

解决网络中音视频实时流量与普通异步数据流量之间的竞争问题。通过协商机制，在音视频流从源设备到不同交换机再到终端设备的整个路径上预留出所需的带宽资源，以提供端到端（End-to-End）的服务质量及延迟保障。

IEEE 802.1Qav

确保传统的异步以太网数据流量不会干扰到AVB的实时音视频流。为了避免普通数据流量与AVB流量之间对网络资源的竞争，AVB交换机内对时间敏感的音视频流和普通数据流进行了区别处理，将实时帧与异步帧分别进行排队，并且赋予实时帧最高的优先级。

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