2012年，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(zhōng)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”技術， 滿足現有和新興市場，特别是工(gōng)業互聯網的需要。      随着越來越多的TSN标準落地，TSN距離(lí)應用已不再遙遠。工(gōng)信部2018年6月的推出的《工(gōng)業互聯網發展行動計劃（2018-2020 年）》明确提出“在汽車(chē)、航空航天、石油化工(gōng)、機械制造、輕工(gōng)家電(diàn)、信息電(diàn)子等重點行業部署時間敏感網絡（TSN）交換機、工(gōng)業互聯網網關等新技術關鍵設備”，當前對TSN交換核心機制的研究以及研發TSN交換機已經變得十分(fēn)迫切。 一(yī)、TSN交換的特點       與标準的以太網相比，TSN最大(dà)的特點是能夠保證數據交換的确定性，在提前确定時間敏感數據流（稱爲scheduled traffic）傳輸的周期，每個周期傳輸的數據大(dà)小(xiǎo)後，隻要數據發送方按照約定将數據發出，TSN就能夠保證在确定的時間将數據交換到接受方。    （1）TSN的特點
     TSN網絡主要實現相對封閉網絡中(zhōng)的關鍵數據可靠交換，與互聯網和數據中(zhōng)心網絡具有不同的技術要求，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，其交換技術規範的核心也是802.1Q，但其實現機制與以太網具有明顯差别，即以太網交換隻考慮節點、隊列和鏈路三個核心要素，而TSN交換處理考慮上述三個要素外(wài)，還引入了時間這個實現确定性交換的關鍵要素。      一(yī)個簡單的比喻是當前的以太網是高速公路網，每個分(fēn)組是進入高速公路的汽車(chē)。在高速公路網上，汽車(chē)可以在任意時間進入高速公路（不需要預先注冊和規劃）很快速的從一(yī)個城市到達另一(yī)個城市，也可能因爲事故導緻的道路擁塞大(dà)大(dà)增加行駛的時間。因此汽車(chē)在高速公路上延時是不确定的。特别是汽車(chē)在某個時刻進入高速公路後，很難預先給出其途經每個中(zhōng)間節點（休息區，立交橋等标志(zhì)性地點）的精确時間。      TSN網絡是可以看成高鐵網絡，每個分(fēn)組可以看成一(yī)輛高鐵列車(chē)。每列高鐵的運行必須根據預先規劃好的高鐵運行圖進行。每個高鐵列車(chē)從始發站發出，途徑每個中(zhōng)途站點以及到達目的車(chē)站的時間都是确定的，可以有一(yī)個确定的預期。更進一(yī)步看，高鐵到達中(zhōng)間車(chē)站時，什麽時候進展，什麽時候出站，以及進展後在哪個站台停靠都有預先的規劃。因此搭乘高鐵出行的時間是确定的，可以預期的。 二、TSN核心交換機制      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種算法和協議機制。這些協議機制或者作爲标準修訂融入802.1Q标準，或者作爲獨立的标準存在（如802.1CB）。    （1）核心TSN交換算法和協議機制
     核心的TSN交換算法和協議機制，以及與高鐵網絡相關機制的類比如下(xià)表所示。      此外(wài)，針對用戶如何應用上述機制，實現滿足自己特定需求的TSN網絡，TSN工(gōng)作組還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，實現延時确定的TSN網絡。目前CQF已經作爲IEEE 802.1Qch規範融入802.1Q-2018标準中(zhōng)。      我(wǒ)(wǒ)們将在後續文章中(zhōng)，進一(yī)步介紹上述标準的工(gōng)作原理和基于FAST流水線的實現方法。 三、基于FAST的TSN實現：機遇與挑戰      TSN交換設備在實現上具有标準發展迅速和應用場景多樣化兩個特點。    （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，但近年來TSN标準發展迅速，上文提到的802.1Qbv/bu/ci/cc等TSN核心交換機制均作爲802.1Q-2014标準的修訂添加到802.1Q-2018标準中(zhōng)，。從802.1TSN的官方網站可以發現，目前TSN工(gōng)作組還有很多項目是對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(dà)
     目前除了典型的工(gōng)業互聯網應用場景外(wài)，5G前傳（fronthaul）網絡，高鐵車(chē)輛網絡、汽車(chē)車(chē)載網絡、飛行器内部網絡甚至是空間衛星網絡都在考慮使用TSN交換機制，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(fēn)芯片标稱支持TSN，例如2017年博通推出的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會持續3-5年，這個期間内，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(tǐ)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具有可擴展硬件流水線、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遇，也給當前TSN交換設備實現帶來新的途徑。