Time Sensitive Networking

Fase I - Estudo

Objetivos

Essa pesquisa tem como objetivo prospectar o tema Time Sensitive Networking, que se trata de uma tecnologia que visa fornecer uma rede com perda de pacotes extremamente pequena alem de latências calculáveis ponta a ponta e jitter limitado.

Conceito

A rede sensível ao tempo (TSN) é uma tecnologia embasada em um conjunto de padrões totalmente novos, que ainda estão sendo desenvolvidos pelo grupo de trabalho IEEE 802.1, esse tipo de rede pretende fornecer um nível de determinismo totalmente novo, visam oferecer além de uma perda de pacotes extremamente pequena uma latência minima calculável de ponta a ponta e jitter limitado.

Características 

Características das Redes TSN

A primeira característica importante a se destacar a respeito da TSN é que elas permitem a convergência de dados ou seja proporcionam a unificação entre duas ou mais redes de comunicação distintas numa única rede capaz de prover os serviços antes prestados pelas diversas redes, unificando então as Tecnologias de Operação (TO), a Tecnologia da Informação (TI) e a Internet das Coisas (IOT), fazendo com que essas tecnologias possuam apenas um padrão. Uma "facilidade" para a adoção se da no sentido de que não existe a necessidade de criação de novos padrões, uma vez que o modelo TSN utiliza de padrões previamente estabelecidos pelo IEEE 802.1, porém a curva de aprendizagem e adoção ainda se faz tênue uma vez que não há muito material disponível para pesquisa. O grupo IEEE 802.1 se trata de um grupo em operação desde os anos 80, seu trabalho é sub-dividido em vertentes menores, tais vertentes são os grupos de tarefas, que podem ser divididos em:

• • Segurança
  • Rede Sensível ao Tempo (TSN)
  • OmniRAn
  • Manutenção

Latência

Como foi citado anteriormente a tecnologia TSN é composta por um conjunto de padrões e possui o objetivo de fornecer baixas latências (na ordem de alguns milissegundos) de ponta a ponta (desde seu envio na transmissão até seu recebimento completo no receptor), nas aplicações das redes TSN existe uma latência determinística, isto é, os quadros de um determinado fluxo de tráfego da aplicação não devem ultrapassar um determinado limite, sendo assim possível garantir a estabilidade de sistemas críticos.

Qualidade de serviço (QoS)

As principais métricas utilizadas para determinar a Qualidade de Serviço (QoS - Quality of Service) são a Latência e o jitter. A forma como a Latência interfere nas redes foi visto anteriormente, já o jitter refere-se às variações do atraso dos pacotes, tais variações devem ser baixas a fim de garantir a QoS e a entrega dos pacotes no tempo esperado ou o mais próximo possível dele. Os requisitos de Qualidade de serviço são variáveis, algumas aplicações necessitam de valores muito restritos de atraso (alguns microssegundos), já outras aplicações possuem o atraso mais amplo (na ordem de milissegundos), dessa forma cabe aos projetistas da rede determinarem métricas adequadas, a fim de garantir a QoS e também a viabilidade (física e financeira) das implementações.

Organização dos padrões TSN

Como vimos anteriormente o Grupo de Trabalho IEEE 802 é responsável pelas determinações a respeito da TSN, tal grupo é formado por sub-grupos de tarefas, um dos sub-grupos é o responsável pela Rede Sensível ao Tempo (TSN), em 2012 o grupo pré existente chamado AVB - Audio Video Bridging foi transformado no grupo TSN, o AVB inicialmente tinha como foco as transmissões de áudio e vídeo, porém posteriormente os recursos desde grupo tornaram-se interessantes para outros casos de uso, dessa forma foi necessária essa transformação.

A organização dos componentes da TSN pode ser observada abaixo:

Como pode ser observado os projetos 802.1 possuem uma nomenclatura em comum, após o 802.1 podem existir até quatro letras, tal padrão auxilia na identificação dos projetos, uma vez que os padrões que possuem letra maiúscula após o "." são projetos independentes, já as letras minusculas representam alterações nesses projetos, as chamadas "ementas".

Mecanismos da rede TSN

Dentro dos enlaces habilitados para o TSN há um padrão a ser seguido, o controle de fluxo especifica como os quadros são encaminhados e enfileirados de maneira eficiente, levando em consideração a classe de tráfego associada, os recursos adequados devem estar disponíveis para os fluxos do TSN, os padrão que garante esse mecanismo é o IEEE 802.1Qbv.

• IEEE 802.1Qbv

Existe um mecanismo que evita o surgimento de gargalos durante o fluxo de dados, além de diminuir a formação de filas de pacotes, esse mecanismo se chama Modelador Sensível ao Tempo, e está especificado no IEEE 802.1Qbv. Nesse mecanismo há a priorização de pacotes, essa prioridade pode variar de 0 a 7 de acordo com a necessidade dos dados que estão sendo transmitidos, os elementos de rede "Switches" no enlace devem ter a capacidade de identificar quadros com diferentes prioridades. Um fato interessante é que durante a transmissão quando há o surgimento de quadros de alta prioridade e os quadros de baixa prioridade já estão sendo transmitidos há o "esvaziamento" das filas de transmissão, dessa forma os dados não são "interceptados" pelos pacotes de baixa prioridade.

Estudo Dirigido

Coloque aqui o plano de estudos bem como as possíveis fontes de informação.

Fase II - Ensino

Conteúdo

Desenvolva um conteúdo que possa transmitir o conhecimento adquirido para outros
Crie um material (Wiki, PDF, PPT, ...) que possa ser armazenado e facilmente atualizável

Apresentação

Apresente ao grupo (reunião, EAD, Blog, ...)
Publique aqui

Metodologia

Descrevas as metodologias usadas. Alguns exemplos:

Estratégia de Job Rotation
Estudos básicos para conhecimento do potencial
Estudos básicos para entendimento sobre o problema
Estudos para dar base aos pesquisadores
Benchmarking com empresas estrangeiras 
Aceleradoras de empresas
Adoção de novas tecnologias
Utilização da proposta de soluções Open-source
Priorização no desenvolvimento interno
Foco na não dependência de fornecedores
Prática de formação dos talentos necessários 

Fase III - Exemplo de Caso de Negócio

Product Backlog

Descreva os requisitos deste projeto

Benefícios para quem for oferecer esta solução

    Descrever em tópicos os benefícios que uma pessoa ou uma empresa podem obter: ganhos, receitas, novos negócios, novos produtos, novas parcerias

Benefícios para o usuário

    Descrever em tópicos os benefícios para os usuários desta solução.
    Pode se inspirar no Canvas.

Direcionadores chave para esta iniciativa

    Descrever em tópicos o que esta iniciativa pode proporcionar

Possíveis modelos de negócios

    Descrever em tópicos os possíveis modelos de negócios

Business Case

    Descrever um exemplo de negócio que permita avaliar a solução comercialmente

Alinhamento com Lei do Bem

• Projeto possui algum elemento tecnologicamente novo ou inovador?

Elemento tecnologicamente novo ou inovador pode ser entendimento como o avanço tecnológico pretendido pelo projeto, ou a hipótese que está sendo testada

• Projeto possui barreira ou desafio tecnológico superável?

Barreira ou desafio tecnológico superável pode ser entendido como aquilo que dificulta o atingimento do avanço tecnológico pretendido, ou dificulta a comprovação da hipótese

• Projeto utiliza metodologia/método para superação da barreira ou desafio tecnológico?

Metodologia/método para superação da barreira ou desafio tecnológico pode ser entendido como aqueles atividades que foram realizadas para superação da barreira ou do desafio tecnológico existente no projeto

• Projeto é desenvolvido em parceira com alguma instituição acadêmica, ICT ou startup?

Se sim, o desenvolvimento tecnológico é executado por associado ou por alguma empresa terceira? qual o nome da empresa? 
Anexar cópia do contrato

Fase IV - Protótipo orientado ao Negócio

Escopo

Explique o escopo deste protótipo

Limitações

Informe sobre as limitações técnicas, comerciais, operacionais, recursos, etc.

PoC

Desenvolva um PoC (Proof of Concept)

Detalhamento Técnico

Descreva especificamente os aspectos técnicos desta pesquisa

Pesquisadores

• Igor Henrique Leite
• Edgar Dias Citrângulo
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