網路故障導致流量失控？看TSN網路中的IEEE 802.1 Qci解決方案如何一招制勝
在當今快速發展的智慧通訊領域，時間敏感網路（TSN）已成為確保網路通訊高可靠性和低延遲的關鍵技術。IEEE 802.1 Qci作為TSN的一個重要組成部分，提供了一套強大的機制來管理網路流量，確保關鍵數據流程的優先順序和頻寬得到保障。本文將深入探討IEEE 802.1 Qci協議的基本概念、工作原理以及宏虹提供的Qci解決方案，幫您理解如何透過精確的流量控制來提升網路的穩定性和效率。
一、技術簡介
時間敏感網路（TSN）通過IEEE 802.1 Qci標準定義了一種關鍵的高可用性協定。這一協定的主要目的是防止未配置或存在故障的設備發送不必要流量，避免這些流量對網路中的其他類別造成干擾。Qci利用乙太網幀中的多個欄位，如MAC位址和VLAN ID，來識別和區分不同的數據流程。
圖1 CBSEBS 令牌桶流量控制機制
一旦數據流程被準確識別，就可以為每個流獨立設定規則，包括：
- 為每個流設置允許的最大數據包大小
- 規定每個流的最大頻寬使用
- 控制數據包的傳輸，包括允許或禁止特定數據流程的傳輸
Qci中的頻寬限制採用了信用和權杖桶機制，這一機制確保了對每個數據流程的頻寬使用進行有效控制。
二、工作原理
PSFP（Per-Stream Filtering and Policing）透過過濾和監管數據流程，防止流量泛洪和惡意節點攻擊。PSFP包含三個層級/功能：
圖2 TSN Ingress Frame 流程示意圖
- 透過Filter識別和過濾數據流程：依據Stream ID和Priority選擇不同的篩檢程式，Stream ID透過802.1CB的一個功能來識別。
- Stream gate控制數據流程量：賦予透過gate的幀內部優先順序值IPV，確定流量類別。
- 對進入Meter的數據進行流量監管：設置流量上限，並在超出時丟棄數據。
三、宏虹Qci解決方案
宏虹TSN交換機透過實施IEEE 802.1Qci標準，提供了一套每流過濾和監管功能，以確保調度流量不受網路基礎設施入口點上可能發生的配置錯誤或設備故障的影響。
圖3 Relyum 網絡設備
以下是宏虹Qci解決方案的關鍵警務行動：
- 基於幀長度的監管：允許設定基於最大幀長度的過濾標準。
- 針對未配置數據流程的監管：對於使用相同流量類別但未配置的數據流程，執行監管或重新標記為較低優先順序。
- 基於門狀態的監管：僅允許在流門開啟狀態下接收幀。
圖4 Stream Gate 流量管理介面
PSFP與流量計管理
流量計（Flow Meter）記錄每個數據流程的流量資訊，支援監管與優化流量操作。
圖6 Flow Meter 設置介面
擴展流量表（透過CLI訪問）：
圖7 Flow Meter CLI 設置操作
PSFP統計資訊記錄過濾和監管操作，提供網路性能監控與優化數據。
圖8 PSFP 統計數據介面
結語：TSN與Qci的未來應用
IEEE 802.1 Qci協議在工業網路中的應用越來越廣泛，尤其是隨著工業自動化的進一步發展。宏虹提供的Qci解決方案，透過每流過濾與監管，有效提升了網路的穩定性與效率，防止配置錯誤或設備故障導致的網路問題。隨著時間敏感網路（TSN）技術的普及，理解並應用Qci標準將成為工業網路設計的關鍵，確保未來網路環境的高效與穩定運行。
