2012年(nián)，IEEE 802.1的Audio Video Bridging任務組正式被TSN任務組代替。TSN任務組主要工(gōng)作是定義在交換式以太網中轉發時間觸發消息的IEEE标準集合，目标是标準化“确定性以太網”技(jì)術(shù)， 滿足現有和新興市(shì)場，特别是工(gōng)業(yè)互聯網的需要。      随著(zhe)越來越多(duō)的TSN标準落地，TSN距離應用已不再遙遠(yuǎn)。工(gōng)信部2018年(nián)6月(yuè)的推出的《工(gōng)業(yè)互聯網發展行動計劃（2018-2020 年(nián)）》明确提出“在汽車、航空航天、石油化工(gōng)、機(jī)械制造、輕工(gōng)家電(diàn)、信息電(diàn)子等重點行業(yè)部署時間敏感網絡（TSN）交換機(jī)、工(gōng)業(yè)互聯網網關等新技(jì)術(shù)關鍵設備”，當前對TSN交換核心機(jī)制的研究以及研發TSN交換機(jī)已經變得十分迫切。 一(yī)、TSN交換的特點       與标準的以太網相(xiàng)比，TSN最大的特點是能(néng)夠保證數據交換的确定性，在提前确定時間敏感數據流（稱為(wèi)scheduled traffic）傳輸的周期，每個(gè)周期傳輸的數據大小(xiǎo)後，隻要數據發送方按照(zhào)約定将數據發出，TSN就(jiù)能(néng)夠保證在确定的時間将數據交換到(dào)接受方。    （1）TSN的特點
     TSN網絡主要實現相(xiàng)對封閉網絡中的關鍵數據可靠交換，與互聯網和數據中心網絡具有不同的技(jì)術(shù)要求，對比如下(xià)表所示。    （2）TSN與以太網的比較
     由于TSN網絡封閉和規模有限，不存在編址、路(lù)由和管理的擴展性問題。雖然TSN采用以太網幀格式，其交換技(jì)術(shù)規範的核心也是802.1Q，但其實現機(jī)制與以太網具有明顯差别，即以太網交換隻考慮節點、隊列和鏈路(lù)三個(gè)核心要素，而TSN交換處理考慮上(shàng)述三個(gè)要素外，還(hái)引入了時間這個(gè)實現确定性交換的關鍵要素。      一(yī)個(gè)簡單的比喻是當前的以太網是高(gāo)速公路(lù)網，每個(gè)分組是進入高(gāo)速公路(lù)的汽車。在高(gāo)速公路(lù)網上(shàng)，汽車可以在任意時間進入高(gāo)速公路(lù)（不需要預先注冊和規劃）很快速的從(cóng)一(yī)個(gè)城(chéng)市(shì)到(dào)達另一(yī)個(gè)城(chéng)市(shì)，也可能(néng)因為(wèi)事(shì)故導緻的道路(lù)擁塞大大增加行駛的時間。因此汽車在高(gāo)速公路(lù)上(shàng)延時是不确定的。特别是汽車在某個(gè)時刻進入高(gāo)速公路(lù)後，很難預先給出其途經每個(gè)中間節點（休息區，立交橋等标志(zhì)性地點）的精确時間。      TSN網絡是可以看(kàn)成高(gāo)鐵網絡，每個(gè)分組可以看(kàn)成一(yī)輛高(gāo)鐵列車。每列高(gāo)鐵的運行必須根據預先規劃好的高(gāo)鐵運行圖進行。每個(gè)高(gāo)鐵列車從(cóng)始發站(zhàn)發出，途徑每個(gè)中途站(zhàn)點以及到(dào)達目的車站(zhàn)的時間都是确定的，可以有一(yī)個(gè)确定的預期。更進一(yī)步看(kàn)，高(gāo)鐵到(dào)達中間車站(zhàn)時，什麽時候進展，什麽時候出站(zhàn)，以及進展後在哪個(gè)站(zhàn)台停靠都有預先的規劃。因此搭乘高(gāo)鐵出行的時間是确定的，可以預期的。 二、TSN核心交換機(jī)制      802.1TSN任務組成立後，針對确定性交換的目标，在時間同步，延時保證，交換可靠性以及網絡管理方面研究了多(duō)種算(suàn)法和協議機(jī)制。這些協議機(jī)制或者作為(wèi)标準修訂融入802.1Q标準，或者作為(wèi)獨立的标準存在（如802.1CB）。    （1）核心TSN交換算(suàn)法和協議機(jī)制
     核心的TSN交換算(suàn)法和協議機(jī)制，以及與高(gāo)鐵網絡相(xiàng)關機(jī)制的類比如下(xià)表所示。      此外，針對用戶如何應用上(shàng)述機(jī)制，實現滿足自(zì)己特定需求的TSN網絡，TSN工(gōng)作組還(hái)定義了循環隊列轉發（CQF：Cyclic Queuing and Forwarding）模型。根據該模型用戶可以方便的配置TSN交換機(jī)，實現延時确定的TSN網絡。目前CQF已經作為(wèi)IEEE 802.1Qch規範融入802.1Q-2018标準中。      我們将在後續文章中，進一(yī)步介紹上(shàng)述标準的工(gōng)作原理和基于FAST流水(shuǐ)線的實現方法。 三、基于FAST的TSN實現：機(jī)遇與挑戰      TSN交換設備在實現上(shàng)具有标準發展迅速和應用場景多(duō)樣化兩個(gè)特點。    （1）标準發展迅速
     例如IEEE 802.1Q規範是指導以太網交換芯片實現的核心标準，但近年(nián)來TSN标準發展迅速，上(shàng)文提到(dào)的802.1Qbv/bu/ci/cc等TSN核心交換機(jī)制均作為(wèi)802.1Q-2014标準的修訂添加到(dào)802.1Q-2018标準中，。從(cóng)802.1TSN的官方網站(zhàn)可以發現，目前TSN工(gōng)作組還(hái)有很多(duō)項目是對802.1Q-2018的标準進行繼續進行繼續修訂和擴充。    （2）TSN應用場景差異大
     目前除了典型的工(gōng)業(yè)互聯網應用場景外，5G前傳（fronthaul）網絡，高(gāo)鐵車輛網絡、汽車車載網絡、飛(fēi)行器(qì)内部網絡甚至是空間衛星網絡都在考慮使用TSN交換機(jī)制，這些網絡在同步精度，傳輸帶寬，交換延時，故障冗餘，設備功耗等方面都有不同的要求，即使已經有部分芯片标稱支持TSN，例如2017年(nián)博通(tōng)推出的BCM56370芯片，但也難以滿足不同應用場景的需求。因此      預計TSN标準快速發展變化的時間還(hái)會(huì)持續3-5年(nián)，這個(gè)期間内，基于FPGA（而不是TSN ASIC芯片）的TSN交換實現無疑是最佳選擇，不但可以支持标準的快速擴展更新，而且可以針對具體的應用場景進行定制化設計。基于FPGA的TSN交換也必須突破亞微妙級時間同步，時間控制的複雜(zá)隊列管理調度，開(kāi)放(fàng)的編程API等設計難題。      由于FAST具有可擴展硬件(jiàn)流水(shuǐ)線、FPGA/CPU協同處理以及開(kāi)源開(kāi)放(fàng)等核心特征，基于FAST平台的TSN交換實現不但給FAST的發展帶來了新的機(jī)遇，也給當前TSN交換設備實現帶來新的途徑。