2017年(nián)推出的(de)FAST 1.0規範主要支持OpenFlow交換，2018年(nián)推出的(de)FAST 2.0規範在優化流水線管理(lǐ)配置的(de)同時，擴展UDO模塊以支持IEEE 1588透明時鍾計算和(hé)網絡測試儀（FAST-ANT）精準的(de)發包控制和(hé)輸入分組時間戳标記。2019年(nián)FAST将進一(yī)步優化FAST 硬件流水線以及FPGA OS的(de)架構，推出3.0規範，以支持時間敏感網絡（TSN）的(de)交換需求。 一(yī)、需求背景      時間敏感網絡（TSN）是工業互聯網和(hé)關鍵行(xíng)業領域實現确定性交換的(de)重要手段。在2018年(nián)工信部發布的(de)《工業互聯網發展行(xíng)動計劃（2018-2020）》中，明确提出“在汽車、航空航天、石油化工、機(jī)械制造、輕工家電、信息電子(zǐ)等重點行(xíng)業部署時間敏感網絡交換機(jī)和(hé)工業互聯網網關等新技術關鍵設備”。      近年(nián)來，IEEE 802.1工作組不斷推出新的(de)TSN标準，在802.1Q标準的(de)2018年(nián)版本中增加了大量對2014版本的(de)修訂，而針對2018版本的(de)更多TSN相關修訂還在制定過程中。由于ASIC芯片具有(yǒu)至少兩年(nián)的(de)研發周期，因此目前成熟的(de)網絡芯片難以符合最新的(de)TSN規範，FPGA在TSN市(shì)場內(nèi)大有(yǒu)可(kě)為(wèi)。 二、FAST 2.0規範的(de)不足      2018年(nián)6月推出的(de)FAST 2.0規範增加了用戶定義輸出控制（UDO）模塊規範，支持網絡接口對IEEE1588規範定義的(de)PTP分組（sync/delay_req/delay_resp）透明時鍾的(de)處理(lǐ)，然而FAST 2.0規範還難以全面支持TSN交換設備（TSN網絡接口控制器和(hé)TSN交換機(jī)），主要表現在：    （1）缺乏FPGA內(nèi)部多時鍾域的(de)時間同步機(jī)制
     FASTFPGA內(nèi)部的(de)UM邏輯和(hé)FPGA OS內(nèi)部的(de)每個網絡接口的(de)收發邏輯處于不同的(de)時鍾域，FAST 2.0沒有(yǒu)提供這些異步時鍾域中時間的(de)同步機(jī)制，因此難以精确計算PTP分組從UM發出時刻與該分組從網絡接口發出時刻之間的(de)時間差值，造成時間同步的(de)誤差加大。    （2）FPGA OS和(hé)UM之間的(de)反壓機(jī)制難以支持分組的(de)确定性轉發
     FAST2.0與1.0一(yī)樣，UM與FPGA OS之間采用單個優先級的(de)反壓流量控制機(jī)制，這就會造成分組在FPGA OS和(hé)UM內(nèi)部的(de)轉發延時不可(kě)控，特别是低(dī)優先級的(de)分組可(kě)能會阻塞時間敏感分組的(de)轉發延時，難以滿足TSN标準中的(de)CQF（cyclic queue forwarding）功能。    （3）缺少1588時間同步的(de)實現模型
     FAST2.0支持交換機(jī)的(de)透明時鍾操作，但難以支持1588同步中的(de)時鍾master和(hé)slave端的(de)操作，缺少UM核心時鍾的(de)調整機(jī)制，因此無法支持TSN全網設備時間同步的(de)需求。 三、FAST 3.0的(de)特點      FAST 3.0在全面兼容FAST 2.0硬件UM和(hé)UDO設計的(de)基礎上，在以下兩個方面對FAST 2.0進行(xíng)升級。    （1）FAST UM核心時鍾與外圍I/O時鍾同步方案
     由FAST UM維護核心時間計數器，在UM接口規範中增加全局時間輸出相關信号，支持FPGA OS中外圍接口時鍾域與UM內(nèi)部的(de)核心時鍾進行(xíng)同步。    （2）提供IEEE 1588同步master/slave模塊
     提供标準的(de)可(kě)插入FAST流水線中獨立工作的(de)IEEE 1588時鍾同步模塊，根據配置支持主時鍾工作模式和(hé)從時鍾工作模式。    （3）修改FPGA OS實現架構
     取消FAST 2.0中UM發送端與UDO之間的(de)FPGA OS邏輯，将UM發送端直接連接不同輸出接口的(de)UDO模塊。取消UDO到UM的(de)流控反壓信号，使得用戶可(kě)以完全控制從UM發送分組到接口MAC層輸出的(de)延時，便于支持TSN的(de)輸出調度。    （4）擴展UDO的(de)接口信号
     在UDO的(de)接口信号中增加與核心UM中全局時間計數器的(de)同步信号，支持UDO時間與UM時間同步，便于計算分組從UM發送到接口輸出的(de)延時，用于實現PTP協議分組中透明時鍾字段的(de)修正。 四、下一(yī)步計劃      2019年(nián)1月底：完成FAST 3.0 UM和(hé)UDO規範草(cǎo)案的(de)制定；
     2019年(nián)2月底，面向TSN交換機(jī)和(hé)智能網卡控制面軟件的(de)開發需求，在提出對現有(yǒu)FAST的(de)UA軟件架構進行(xíng)進一(yī)步修訂的(de)方案；
     2019年(nián)3月底，基于openbox-S4完成TSN交換的(de)基本功能演示。
     歡迎關注并提出寶貴意見。
附： FAST規範的(de)比較