TASのgate閉鎖とCBS creditの凍結¶

文書バージョン：1.2.0 対象GitHubバージョン：v1.2.0 実測ソースcommit：397900451015c9bca6a33d24feac0a88b9b7b8fe 文書ID：guide-ethernet-cbs-gate 文書状態：公開用本文

更新履歴¶

文書バージョン	更新日	更新内容
1.2.0	2026-10-22	v1.2.0の対象タグ・文書版を確定。過去の測定基準と公開済み履歴を保持
1.1.1	2026-10-20	Issue #121：公開済み画像を保持した撮影再検証、単独実習の選択と新規出力先・再試行手順を整合
1.1.0	2026-10-20	正式v1.1.6で1変数比較を新規実測し、独立入力・実Viewer・巻戻し検証を追加

目的：gateが開いても、creditが負なら送れない¶

TASは送信を許す時間帯、CBSはcreditによる送信条件を決めます。両方を使うと「gateが開いたから即送信」「gate閉鎖中もcreditが回復し続ける」という読み方はできません。この実習は同じ2frameについて、GCLの一つの区間のopen_prioritiesだけを変え、負creditの凍結と再開後の待ち時間を確認します。

TAS単独の開閉時刻、CBS単独の傾きの説明はそれぞれEthernet TASの送信窓とIFG込みの待ち時間、Ethernet CBSのcredit回復と送信待ちを参照してください。ここでは二つの条件を同時に満たす必要がある点に絞ります。

構成と責務：静的GCLとclass7の2frame¶

Net.a.tx → Net.b.rx の1Gbpsリンクを使い、Net.aが0psに空payloadの2frameを生成します。priority7、VLAN10、伝搬・TX/RX処理0、終了120000000psです。ideal_shared clockで、PSFP・動的controls・gcl_updatesは使いません。

部品・ファイル	責務
models/ethtsn/Main.ned	2 Endpointと対向接続、1Gbps
cbs-gated.ini	ethernet.tsn.v1、入力参照と観測期間
cbs-gated-model.json	VLAN・queue・TAS GCL・CBS credit契約
cbs-gated-workload.json	同時刻0、priority7の2frame
TAS	base0、周期10000000psのopen条件
CBS	idle slope250Mbps、hi/lo各1000bit、負creditで待機
Viewer	記録済みgate/credit/decisionとcopy状態を再演

closed条件のGCLは最初の1000000psがP7 open、次の1000000psがclosed、残り8000000psがopenです。open条件は中央区間もP7 openです。TASをnullにする比較ではなく、全区間の長さ・base・周期を保った1 field比較です。

creditはbit単位で、保存値はsign × magnitude / scaleです。整数のmagnitudeだけをbit数と読まず、scale=1000000000000で割ります。送信中はIFG終了までsend slopeで減算し、非送信でgate closedの間は凍結します。閉鎖が送信中frameを途中で切るモデルではありません。

再現手順：GCL中央区間のopen_prioritiesだけを変える¶

独立実習入力ZIPを新しいフォルダへ展開します。リポジトリの examples/guide/ethernet-cbs-gate/ と同じ入力です。各条件にINI・model JSON・workload JSON・NED依存を含め、相対参照で完結します。元の公開サンプルや検証fixtureは変更しません。

正式v1.1.6 Releaseのsource commit 397900451015c9bca6a33d24feac0a88b9b7b8fe を取得し、指定Rust 1.85.0で cargo build --locked --release -p dir-simulator を実行します。生成した dir-simulator をPATHへ置き、展開先の examples/guide/ethernet-cbs-gate で実行します。ビルド環境の準備は設定・用語・FAQを参照してください。

mkdir out
dir-simulator validate --config closed/cbs-gated.ini
dir-simulator run --config closed/cbs-gated.ini --output out/closed
dir-simulator view --input out/closed/results.json --output out/closed-viewer.html
dir-simulator validate --config open/cbs-gated.ini
dir-simulator run --config open/cbs-gated.ini --output out/open
dir-simulator view --input out/open/results.json --output out/open-viewer.html

既にoutがあれば別の新しい展開先を使います。既存の結果を上書きすると、入力と画面の対応を確かめにくくなります。

唯一の意味差分は tsn.outputs[0].tas.entries[1].open_priorities の [] / [7] です。portがNet.a.txであることも検査します。全NED・INI・workloadはbyte一致で、CBS slopeやqueue容量を変えません。

予測：整数creditから2個目のSOFを求める¶

1Gbpsの最小frameはpreamble込み576000ps、IFG込みreleaseは672000psです。send slopeは250Mbps−1Gbps=−750Mbpsなので、release時creditは −750000000 × 672000 / 10^12 = −504 bit です。EOF576000psだけで減算を止めません。

release672000psからgate境界1000000psまで328000ps回復し、250000000 × 328000 / 10^12 = 82 bit を加えます。1000000psのcreditは−422bitです。

closed条件では1000000〜2000000psを凍結するため、再開時も−422bitです。回復には 422 × 10^12 / 250000000 = 1688000ps 必要なので、2個目SOFを3688000psと予測します。open条件は閉鎖がなく、1000000psから回復を続けて2688000psに送れる予測です。

新規実測：凍結中も、再開直後も送信待機¶

以下は今回のresults.jsonの確定記録と、その記録からcursor時刻へ再演した値です。予測は前節の独立した有理数計算で、過去fixtureの実行値を今回の測定値として使っていません。時間はpsです。

観測項目	closed予測	closed実測	open予測	open実測
最初のSOF / EOF / release	0 / 576000 / 672000	0 / 576000 / 672000	0 / 576000 / 672000	0 / 576000 / 672000
release時credit（bit）	−504	−504	−504	−504
1000000psのcredit（bit）	−422	−422	−422	−422
1500000psのcredit（再演、bit）	−422	−422	−297	−297
2000000psのcredit（bit）	−422	−422	−172	−172
2個目SOF	3688000	3688000	2688000	2688000
2個目EOF=受信時刻	4264000	4264000	3264000	3264000
2個目release	4360000	4360000	3360000	3360000

credit行のないcursorは、直前の確定credit・slope・gate状態から再演します。例えばopenの1500000psの−297bitは、672000psの−504bitから回復した値で、このcursorに新しいcreditイベントが記録された意味ではありません。新規実測列にはこの再演値も含め、ブラウザの実表示と照合しました。

差は1000000psで、この固定入力では閉鎖区間長と一致しました。他class競合や更新GCLのある負荷でも同じ差になるという一般則ではありません。2個目のqueue待ち=SOF−queuedは3688000 / 2688000psです。

ethernet.tsn.gate のopen状態と ethernet.tsn.credit の整数記録を、time_ps/effect_seq順で照合しました。closed条件の1000000psはdecision=gate_closed、next_wake=2000000psです。2000000psにgateが開くとdecision=credit_negative、next_wake=3688000psへ変わります。予定wakeは送信の実績ではなく、ethernet.dynamic.transfer の実SOFでも確認します。

両条件ともgenerated2、serialized2、received2、drop/filtered0です。events_exhausted、pending_events0、partial=falseでした。成功件数は同じでも2個目の配送時刻が違います。

Viewer：同じcursorでcreditとcopyの状態を比較する¶

各HTMLの「時刻（ps）」で1500000を指定します。closedのNet.a.txはgate_closed・−422bit、openはcredit_negative・−297bitです。画像のfraction表示はscaleを割って読んでください。

次に2688000psへ移動します。openはcredit0で2個目が送信中、closedは−250bit・credit_negativeで送信待機です。

2000000psでもclosedのcreditが−422bitのままであることを確認しました。各条件のSOF−1psとSOFでも待機→送信中を検査しました。1500000→672000→1500000psと巻戻して同じ状態へ戻ることも確認しています。

TSNカードと状態列はcursor時点、copyの時刻列・選択詳細・フロー別指標は実行全体の記録を含みます。例えば1500000psに最終SOF3688000psが表示されても、既に送信した意味ではありません。画像は実画面のTSNパネルを直接撮影したもので、計算図をUIとして合成していません。

証跡と再検証¶

2026-10-20に正式v1.1.6のclean sourceからlocked release buildした同一binaryで、両条件のvalidate/run/viewを新規実行しました。実行環境はWSL2 Ubuntu 24.04.4 LTS x86_64、Rust 1.85.0です。以下は今回の実測であり、Issueの解析予測や過去fixtureの出力を転記した値ではありません。

計測・予測照合、実Viewer撮影・巻戻しの記録、成果物SHA-256台帳にsource commit、binary、入力、results.json、HTML、PNG、ブラウザ版、viewport、cursorを保存しています。https://github.com/hideki-ozu/DIR-Simulator/blob/main/docs/verification/results/ethernet-cbs-gate/repository/ に元JSON・CSV・manifest・CLIログ・生成HTMLがあり、zip/ は別の新規展開先から再実行した結果です。

manifestの全成果物hashと空diagnostics、JSON/summary.csvの値・target・標本数・観測区間を照合し、ZIPの全member一致と展開後の論理simulation一致を検証しました。run IDや入力の絶対path等のmetadataは論理結果と分けています。実画面は各results.jsonから正式CLIで生成した自己完結HTMLをChromiumで開いて直接撮影し、desktop1440×1000・狭幅390×844で状態を確認しました。外部通信・ページエラーは0です。mobileで横に長い表は横スクロールできます。撮影時の横位置も記録しています。

新しいcheckoutで再検証する場合、リポジトリrootで以下を実行します。/path/to/dir-simulator を上記の正式binaryへ置き換え、/path/to/new-evidence は未使用pathを指定してください。

python3 scripts/build_guide_inputs.py --check
python3 scripts/verify_guide_capacity_comparisons.py \
  --binary /path/to/dir-simulator --source-root /path/to/formal-source \
  --only ethernet-cbs-gate --output /path/to/new-evidence
python3 scripts/check_guide_capacity_measurements.py /path/to/new-evidence --only ethernet-cbs-gate
NODE_PATH=/path/to/browser-tools/node_modules \
  node scripts/verify_capacity_comparisons_viewer.cjs /path/to/new-evidence \
  --only ethernet-cbs-gate --output /path/to/new-captures

独立検査は出力の独立期待値・保存則・CSVを照合します。

撮影コマンドにはPlaywrightとChromiumが必要です。/path/to/browser-tools/node_modules はPlaywrightを導入したnode_modulesへ置き換えます。計測・数値照合・撮影はいずれも --only ethernet-cbs-gate を指定しており、この実習の証跡だけを読みます。

/path/to/new-captures は未使用の撮影出力先です。生成される capture-summary.json から ethernet-cbs-gate/viewer-browser.json を辿れ、実PNGは ethernet-cbs-gate/images/ に保存されます。各reportは自身のdirectoryを基準に、実際に読んだ計測JSON・results.json・manifest・Viewer HTMLと撮影PNGのpath/hash、条件・cursor・viewportを記録します。元の計測成果物と記事収録済みのPNG・台帳は変更しません。

同じ撮影出力先を再指定すると、既存出力を変更せず拒否します。同じ計測証跡をもう一度撮影する場合は、--output /path/to/new-captures-2 のように別の未使用先を指定します。--output を省略した既定値は /path/to/new-evidence/viewer-captures です。全4実習を一度に検証する場合は、新しい証跡rootを指定し、上の計測・数値照合・撮影の3コマンドすべてから --only ethernet-cbs-gate を外します。

公開済みPNGを残した状態での全4実習・AXI単独・Gateway単独の再実行、同じ出力先の拒否、別の出力先での再撮影、元成果物の不変性は撮影再実行の検証記録に保存しています。

対象範囲¶

単一class、2frame、静的GCL、理想共有clock、固定Linkの抽象モデルです。IEEE規格全体の適合、PTP誤差、実機性能、preemption、別class競合、GCL更新、PSFP、長時間throughputは未検証です。詳細契約はEthernetTSN詳細機能仕様書、機能全体の入口はEthernetリファレンスを参照してください。