TSN

TSN(Time-Sensitive Networking)은 IEEE 802.1 Working Group의 TSN Task Group이 규정하는 표준군으로, Ethernet AVB를 규정하던 AV Bridging Task Group이 2012년 이름을 바꾸며 만들어졌다 — 기존 AVB 표준을 그대로 포함하되, 오디오·비디오를 넘어 산업 제어·자동차 제어처럼 더 넓은 시간 민감 응용까지 아우른다[1]. TSN Task Group의 헌장은 IEEE 802 네트워크 전역에서 지연 상한(bounded latency)·낮은 지연 변동(low packet delay variation)·낮은 손실률을 보장하는 결정론적(deterministic) 연결성을 제공하는 것이다[2].

표준 구성

TSN은 AVB의 시간 동기화·자원 예약 표준을 개선하는 한편, AVB에 없던 스케줄링·프레임 선점·중복 전송 기능을 새 표준으로 추가한다.

표준	역할
IEEE 802.1AS-2020	시간 동기화 정확도·장애 대응 개선
IEEE 802.1Qcc	SRP 개선 — 스트림 수 확장, 세부 파라미터 지원
IEEE 802.1Qbv	스케줄된 트래픽 전송(Time-Aware Shaper)
IEEE 802.1Qbu	프레임 선점(Frame Preemption)
IEEE 802.1Qch	주기적 대기열링·전달(Cyclic Queuing and Forwarding)
IEEE 802.1CB	프레임 복제·중복 제거를 통한 신뢰성 향상(FRER)

gPTP의 바탕인 IEEE 802.1AS는 2020년 개정되어 시간 동기화의 정확도와 장애 대응력을 높였고[3], SRP를 규정하는 IEEE 802.1Qat는 IEEE 802.1Qcc로 개선되어 스트림 수 상한을 두 자릿수 이상 늘리고 스트림별 세부 파라미터 설정을 지원한다[4].

AVB에 없던 기능도 새 표준으로 추가됐다. IEEE 802.1Qbv는 스케줄된 트래픽을 정해진 시각표대로 내보내는 Time-Aware Shaper를 규정하며, 세부 메커니즘은 별도로 다룬다[5]. IEEE 802.1Qbu는 이 스케줄을 지키기 위해 진행 중인 저우선순위 프레임의 전송을 중단했다 재개할 수 있게 하는 Frame Preemption을 규정하며[6], IEEE 802.1Qch는 각 홉에서 프레임을 이중 버퍼에 담아 주기적으로 내보내 홉 수와 무관하게 지연 상한을 보장하는 Cyclic Queuing and Forwarding(CQF)을 규정한다[7]. IEEE 802.1CB는 스트림을 복제해 서로 다른 경로로 동시에 보내고 목적지에서 중복 프레임을 제거하는 FRER(Frame Replication and Elimination for Reliability)로 전달 신뢰성을 높이며, 역시 별도로 다룬다[8].

트래픽 유형

TSN은 트래픽을 요구하는 지연·신뢰성 수준에 따라 네 가지로 구분한다[9].

트래픽 유형	특성
Scheduled Traffic	사전에 정해진 시각표에 따라 전송되는 최고 우선순위 실시간 트래픽 — 다른 트래픽의 간섭을 받지 않는다
Stream Reservation	주기적이고 보장된 대역폭을 갖는 트래픽
Event-Driven Traffic	예측할 수 없는 상황에 대응하는, 지연 상한은 있지만 비주기적인 버스트 트래픽
Best-Effort Traffic	지연·전달을 보장하지 않는 트래픽

Scheduled Traffic은 IEEE 802.1Qbv의 Time-Aware Shaper로, Stream Reservation은 Credit-Based Shaper로 실현된다 — 두 메커니즘이 트래픽을 격리하는 방식의 차이는 Time-Aware Shaper에서 다룬다.

이 표준군을 차량 내 이더넷에 실제로 어떻게 조합할지는 IEEE 802.1DG가 자동차용 프로파일로 정의한다[10].

참고문헌

[1]

IEEE 802.1 Working Group, “IEEE 802.1 AV Bridging Task Group”. [Online]. Available at: https://www.ieee802.org/1/pages/avbridges.html

[2]

IEEE 802.1 Working Group, “IEEE 802.1 Time-Sensitive Networking Task Group”. [Online]. Available at: https://1.ieee802.org/tsn/

[3]

IEEE, “IEEE 802.1AS-2020 — IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications”, 2020.

[4]

IEEE, “IEEE 802.1Qcc-2018 — IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Bridges and Bridged Networks Amendment 31: Stream Reservation Protocol (SRP) Enhancements and Performance Improvements”, 2018.

[5]

IEEE, “IEEE 802.1Qbv-2015 — IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Bridges and Bridged Networks Amendment 25: Enhancements for Scheduled Traffic”, 2015.

[6]

IEEE, “IEEE 802.1Qbu-2016 — IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Bridges and Bridged Networks Amendment 26: Frame Preemption”, 2016.

[7]

IEEE, “IEEE 802.1Qch-2017 — IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Bridges and Bridged Networks Amendment 29: Cyclic Queuing and Forwarding”, 2017.

[8]

IEEE, “IEEE 802.1CB-2017 — IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Frame Replication and Elimination for Reliability”, 2017.

[9]

L. Lo Bello, G. Patti and G. Vasta, “Assessments of Real-Time Communications over TSN Automotive Networks”, Electronics, vol 10, no. 5, p 556, 2021, doi: 10.3390/electronics10050556.

[10]

IEEE, “IEEE 802.1DG-2025 — IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Time-Sensitive Networking Profile for Automotive In-Vehicle Ethernet Communications”, 2025.