【摘 要】
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传统的以太网技术自1973年提出来之后,在很短时间内凭借其较高的传输带宽,广阔的开放性以及可扩展性在IT领域内迅速取得了优势地位,成为了运用最广泛的通信协议标准。但随着时代的发展,以太网的优势在多个领域内不再具有统治性,如工业控制领域,音视频传输以及车载网络等,以太网的不可靠性和非实时性等弊端成为了行业发展的掣肘。由IEEE802.1任务组提出的时间敏感网络（Time Sensitive Netw
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传统的以太网技术自1973年提出来之后,在很短时间内凭借其较高的传输带宽,广阔的开放性以及可扩展性在IT领域内迅速取得了优势地位,成为了运用最广泛的通信协议标准。但随着时代的发展,以太网的优势在多个领域内不再具有统治性,如工业控制领域,音视频传输以及车载网络等,以太网的不可靠性和非实时性等弊端成为了行业发展的掣肘。由IEEE802.1任务组提出的时间敏感网络（Time Sensitive Network,TSN）协议簇则弥补了传统以太网的不足之处。TSN是一组基于二层的通信协议簇,有效的提出了针对数据在以太网传输过程中的低时延,可靠性,流量调度和整形等问题的解决思路,目前全球各大通信厂商对TSN的运用需求也在日渐增长,基于TSN的通信设备的研制也随之成为当前热门的方向。本论文的主要研究方向为基于FPGA的TSN节点卡设计,其中所实现的TSN协议包括:保证节点间时间同步的802.1AS协议,针对不同业务进行调度和流量整形的802.1Qbv协议以及保证节点间通信的可靠性的802.1CB协议。本文主要工作内容如下:1.研究分析TSN协议簇中的802.1AS协议、802.1Qbv协议和802.1CB协议;2.提出基于FPGA的TSN节点卡设计方案,实现TSN相关特性功能和算法并通过仿真验证;3.经过现场搭建环境测试与分析,保证了节点卡之间能够在亚微秒级别的时间同步和双链路冗余的条件下,针对不同的业务以符合协议标准规定的数据帧格式进行调度传输的功能。
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