배경

Audio Video Bridging Working Group은 2012년도 IEEE에 의해 Time-Sensitive Networking Working Group으로 명칭을 바꾸었습니다. 기존의 프로토콜 표준은 지속적으로 확장되고 새로운 기능이 추가되었습니다. AVB/TSN를 사용할 경우 스트리밍 데이터(예: 카메라 데이터)를 낮은 대기시간과 높은 품질로 전송할 수 있습니다. 차량용 AVB/TSN에서는 데이터가 전체 네트워크 경계를 넘어서 전송되지 않기 때문에 IP, TCP 및 UDP는 필수적이지 않습니다. AVB/TSN은 Ethernet을 직접 사용합니다.

AVB/TSN 프로토콜은 IP를 통해서도 사용할 수 있는 표준에 기초하지만 앞서 언급한 이유로 인해 축소되고 동적인 응답이 제한됩니다. 이는 차량 내에서 보다 빠른 작동을 위해서입니다. 즉, 차량에서는 일반적으로 Stream Reservation Protocol을 사용한 동적 대역폭 예약이 사용되지 않습니다.

컴포넌트

AVB/TSN에서 데이터 소스는 발화자(Talker)로, 데이터 싱크는 청취자(Listener)로 불립니다. 커플링 요소 형태의 스위치는 브리지로 불리나 이는 기술적으로 정밀하지 않습니다. 특수한 MAC Multicast Address가 사용되기 때문에, 발화자 및 청취자 이외에도 스위치에는 AVB/TSN 기능이 있어야 하며 “Forwarding and queuing for time-sensitive networks” 시스템이 작동됩니다. PTP 프레임 역시 스위치에 의해 변경됩니다.

스트리밍 데이터

Audio Video Transport Protocol(AVTP)은 페이로드 영역에 있는 각각의 데이터를 전송합니다. 여기에는 일반적으로 비디오 또는 오디오 데이터가 포함되지만, 제어 데이터 역시 포함될 수 있습니다. 스트리밍 데이터(오디오/비디오)가 전송되는 경우, AVTP 헤더는 항상 미래의 특정 시점을 포함합니다. 또한, AVTP는 VLAN tag가 붙은 Ethernet 프레임을 사용하여 스위치가 우선순위를 정하고 발화자와 청취자 사이의 대기시간을 2ms 이하로 유지할 수 있도록 해줍니다. AVB/TSN의 또 다른 품질 요구사항 낮은 대기시간 지터(Latency Jitter)입니다.

청취자 입장에서 정해진 미래의 특정 시점에 도달하는 즉시, 프레임은 AVTP에 의해 어플리케이션 계층으로 전달됩니다(예: 스피커). 프레젠테이션 타임(Presentation Time)이라고 불리는 이러한 시점이 모든 수신된 노드에서 실제로 동시에 발생할 수 있도록, 노드들에 대해 매우 정교한 동기화가 필요합니다. 이는 Precision Time Protocol(PTP)이 담당하고, 대부분의 경우 Generalized PTP(gPTP) 베리언트가 주로 사용됩니다.