We conducted the feasibility analysis of utilizing a highly available multi-stage architecture for TSN switches used for sending high priority, mission-critical traffic within a bounded latency instead of traditional single-stage architectures. To verify the TSN functionality, we implemented the 'strict priority' feature. We evaluated the performance of both architectures on multiple parameters such as fault tolerance, packet latency, throughput, reliability, path length effectiveness, and cost per unit. The fault tolerance analysis demonstrated that the multi-stage architecture fairs better than the single-stage counterpart. The average latency and throughput performance of multi-stage architectures, although low, can be considered comparable with single-stage counterparts. However, the multi-stage architecture fails to meet the performance of single-stage architectures on parameters such as reliability, path length effectiveness, and cost-effectiveness. The improved fault tolerance comes at the cost of increased hardware resources, cost, and complexity. However, with the advent of cost-effective technologies in hardware design and efficient architecture designs, the multi-stage switching architecture-based TSN switches can be made reasonably comparable to single-stage switching TSN switches. This work gives initial confidence that the multi-stage architecture can be pursued further for safety-critical systems that require determinism and reliability in the communication of critical messages.


翻译:我们进行了可行性分析,利用高度可用的、多阶段结构结构进行可行性分析,用于发送高优先度、任务关键交通,而不是传统的单一阶段结构。但是,为了核查TRN功能,我们实施了“严格优先”功能。我们评估了两个结构在多重参数上的性能,如过失容忍度、包延度、吞吐量、可靠性、路径长度有效性和单位成本等。过错容忍度分析表明,多阶段结构展览会比单一阶段对口方更好。多阶段结构的平均延迟度和吞吐量性能虽然较低,但可以被视为与单一阶段对口方相当。然而,多阶段结构结构未能达到单阶段结构的性能,例如可靠性、路径长度有效性和成本效益。改进过错容忍度以硬件资源、成本和复杂性的增加为代价。然而,随着硬件设计和高效建筑设计中成本效率高的技术的出现,基于多阶段转换结构的TINS交换机的平均延迟度和吞吐量性能性能,可以被视为与单阶段转换TRN开关相对可比较。在可靠性、路径有效性和成本效益等参数方面,这项工作使关键通信系统具有信心,从而确定关键的多阶段安全性。

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