TTE和TSN是目前實現确定性以太網交換的兩種主要途徑。由于TTE技術研究較早，SAE AS6802标準在IEEE 802.1 TSN工(gōng)作組成立之前就已經發布，因此在高端裝備（如航空航天、智能汽車(chē)等）研制領域，TTE成爲确定性以太網交換的首選方案。随着TSN标準規範的日漸成熟完善，相關芯片、軟件和整體(tǐ)解決方案不斷完善，能否在高端裝備制造領域中(zhōng)使用标準TSN技術取代TTE已經成爲令人關注的問題。
對于标準以太網，TTE和TSN在時間同步、可靠性和轉發延時保證等方面都進行了增強。轉發交換的延時保證機制是确定性交換的核心。TTE和TSN在延時保證方面不同的實現機制，反映了TTE和TSN具有不同的設計哲學。而設計哲學的差異可能預示了兩種技術不同的發展前景。
一(yī)、設計哲學差異
以太網自1973年發明，是計算機網絡50年發展史中(zhōng)可與IP相媲美的最爲成功的技術之一(yī)。TTE和TSN都是架構在标準以太網上的确定性交換技術，但TSN必将成爲根正苗紅的“以太網2.0”,而TTE隻有以太網的“形”，缺少以太網的“神”，随着TSN技術的發展，必将被淘汰。
圖1是TTE實現機制（出自TTTech研究人員(yuán)撰寫的論文[1]）和TSN802.1Qch定義的CQF機制在确定性交換實現機制方面的比較。
圖1确定性交換實現機制比較（a）TTE （b）TSN的CQF機制
對于TTE交換機，輸入接口收到TT分(fēn)組後，會查找接收調度表，對比分(fēn)組接收時間是否落在合法的接收窗口（w）内，如果在窗口内，則會得到一(yī)個分(fēn)組緩沖區地址，将分(fēn)組寫入RAM中(zhōng)的緩沖區。否則丢棄分(fēn)組；在每個輸出接口，發送調度表中(zhōng)會配置RAM中(zhōng)每個分(fēn)組的發送時間（T），當發送時間到達時，輸出調度器從相應的buf中(zhōng)讀取分(fēn)組發送。接收調度表和發送調度表都是離(lí)線計算得到，分(fēn)組轉發模型實際上是由接收和發送調度表控制的對RAM的讀寫操作。顯然，接收和發送調度表的規模以及RAM中(zhōng)緩沖區的個數都與TT流量的特性和負載相關。
對于支持CQF的TSN交換機，每個交換機内部隻需兩個按照乒乓隊列Q1和Q2，時間軸被簡單的劃分(fēn)爲奇數時槽S1和偶數時槽S2。輸入接口在奇數時槽S1接收的分(fēn)組進入隊列Q1，在偶數時槽接收的分(fēn)組進入隊列Q2。輸出接口調度的整型機制也十分(fēn)簡單，S1時槽隻能調度Q2中(zhōng)的分(fēn)組，S2時槽隻能調度Q1中(zhōng)的分(fēn)組。顯然，當時槽寬度爲d時，如果交換機保證S1時槽接收的分(fēn)組（進入Q1）在下(xià)一(yī)個S2時槽發送，而S2時槽接收的分(fēn)組（進入Q2）在下(xià)一(yī)個S1時槽發送，那麽分(fēn)組在交換機中(zhōng)延時上界爲2d，下(xià)界爲0。分(fēn)組在經過K個這樣的交換機時，延時的上限爲(K+1) *d，下(xià)限爲(K-1) *d。
上述分(fēn)析可知(zhī)，TTE和TSN在實現上有一(yī)些明顯差異，如下(xià)表所示。
上述對比可見，TTE在設計時并沒有利用到作爲網絡分(fēn)組交換基礎的排隊論，沒有用隊列對應用相關信息進行分(fēn)類聚合，因此實現複雜(zá)度較高。或者說，TTE隻用到了IEEE 802.3以太網的MAC層規範，而與IEEE 802.1定義的網橋實現機制無關。因此TTE交換機設計沒有相應的規範可借鑒（這也是多數人認爲TTE是TTTech“私有技術”的原因）。
與TTE不同，TSN交換的核心機制本身就是IEEE 802.1工(gōng)作組制定的，是對802.1Q網橋協議的擴充和增強。TSN更加強調針對不同TSN應用場景對輸出調度整型機制的擴充。因此TSN在轉發交換方面的所有工(gōng)作都考慮與現有的以太網交換前向兼容，可看作“以太網2.0”。
從另一(yī)個角度看，TTE是從分(fēn)布式系統設計角度提出的，而TSN是從網絡角度提出的兩種不同的解決方案。一(yī)旦技術落地需要在交換芯片中(zhōng)實現，毫無疑問後者更具有優勢。
二、發展前景預測
我(wǒ)(wǒ)們認爲，未來5-10年TSN将會取代TTE，成爲高端裝備制造領域主流的交換網絡方案。主要原因如下(xià)。
一(yī)是與TSN相比，TTE的優勢在于時間同步。與IEEE 1588定義的PTP協議不同，TTE的時間同步不需要單一(yī)的主時鍾源（GrandMaster），是一(yī)種全分(fēn)布的高可靠時間同步機制，支持多種故障模型。然而時間同步機制在交換實現中(zhōng)相對獨立。既然當前TSN可以針對不同場景定義了不同的輸出機制（基于信用/時間感知(zhī)/異步等），TSN也可以擴充支持多種時間同步機制，如需要外(wài)部時鍾源的時間同步機制（IEEE 1588）不需要外(wài)部時鍾源的内部同步機制（AS6802）；
二是TSN交換實現機制前向兼容目前标準以太網的交換機制。在現有以太網交換芯片絕大(dà)多數邏輯保持不變情況下(xià)，隻需增加時間同步和輸出接口整型邏輯即可支持TSN交換，因此容易被工(gōng)業界接收；
此外(wài)，除了高端裝備制造領域外(wài)，TSN還會在工(gōng)業互聯網、5G前傳網絡中(zhōng)得到應用。特别是TSN将作爲工(gōng)業互聯網基礎設施重要組成部分(fēn)被大(dà)力推廣，IEC/IEEE也正在聯合定義工(gōng)業智能制造中(zhōng)TSN的應用場景。未來市場更大(dà)，熟悉TSN的人才更多将是促進TSN技術發展的最根本的推動力。
參考文獻：
[1]Domi¸tian T˘amas¸–Selicean，Paul Pop，WilfriedSteiner. Synthesis of Communication Schedules for TTEthernet-BasedMixed-Criticality Systems. CODES+ISSS’12, October 7–12, 2012, Tampere, Finland.
