2012年，IEEE 802.1的(de)Audio Video Bridging任務組正式被TSN任務組代替。TSN任務組主要(yào / yāo)工作是(shì)定義在(zài)交換式以(yǐ)太網中轉發時(shí)間觸發消息的(de)IEEE标準集合，目标是(shì)标準化“确定性以(yǐ)太網”技術， 滿足現有和(hé / huò)新興市場，特别是(shì)工業互聯網的(de)需要(yào / yāo)。      随着越來(lái)越多的(de)TSN标準落地(dì / de)，TSN距離應用已不(bù)再遙遠。工信部2018年6月的(de)推出(chū)的(de)《工業互聯網發展行動計劃（2018-2020 年）》明确提出(chū)“在(zài)汽車、航空航天、石油化工、機械制造、輕工家電、信息電子(zǐ)等重點行業部署時(shí)間敏感網絡（TSN）交換機、工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(de)研究以(yǐ)及研發TSN交換機已經變得十分迫切。 一、TSN交換的(de)特點       與标準的(de)以(yǐ)太網相比，TSN最大(dà)的(de)特點是(shì)能夠保證數據交換的(de)确定性，在(zài)提前确定時(shí)間敏感數據流（稱爲(wéi / wèi)scheduled traffic）傳輸的(de)周期，每個(gè)周期傳輸的(de)數據大(dà)小後，隻要(yào / yāo)數據發送方按照約定将數據發出(chū)，TSN就(jiù)能夠保證在(zài)确定的(de)時(shí)間将數據交換到(dào)接受方。    （1）TSN的(de)特點
     TSN網絡主要(yào / yāo)實現相對封閉網絡中的(de)關鍵數據可靠交換，與互聯網和(hé / huò)數據中心網絡具有不(bù)同的(de)技術要(yào / yāo)求，對比如下表所示。    （2）TSN與以(yǐ)太網的(de)比較
     由于(yú)TSN網絡封閉和(hé / huò)規模有限，不(bù)存在(zài)編址、路由和(hé / huò)管理的(de)擴展性問題。雖然TSN采用以(yǐ)太網幀格式，其交換技術規範的(de)核心也(yě)是(shì)802.1Q，但其實現機制與以(yǐ)太網具有明顯差别，即以(yǐ)太網交換隻考慮節點、隊列和(hé / huò)鏈路三個(gè)核心要(yào / yāo)素，而(ér)TSN交換處理考慮上(shàng)述三個(gè)要(yào / yāo)素外，還引入了(le／liǎo)時(shí)間這(zhè)個(gè)實現确定性交換的(de)關鍵要(yào / yāo)素。      一個(gè)簡單的(de)比喻是(shì)當前的(de)以(yǐ)太網是(shì)高速公路網，每個(gè)分組是(shì)進入高速公路的(de)汽車。在(zài)高速公路網上(shàng)，汽車可以(yǐ)在(zài)任意時(shí)間進入高速公路（不(bù)需要(yào / yāo)預先注冊和(hé / huò)規劃）很快速的(de)從一個(gè)城市到(dào)達另一個(gè)城市，也(yě)可能因爲(wéi / wèi)事故導緻的(de)道(dào)路擁塞大(dà)大(dà)增加行駛的(de)時(shí)間。因此汽車在(zài)高速公路上(shàng)延時(shí)是(shì)不(bù)确定的(de)。特别是(shì)汽車在(zài)某個(gè)時(shí)刻進入高速公路後，很難預先給出(chū)其途經每個(gè)中間節點（休息區，立交橋等标志性地(dì / de)點）的(de)精确時(shí)間。      TSN網絡是(shì)可以(yǐ)看成高鐵網絡，每個(gè)分組可以(yǐ)看成一輛高鐵列車。每列高鐵的(de)運行必須根據預先規劃好的(de)高鐵運行圖進行。每個(gè)高鐵列車從始發站發出(chū)，途徑每個(gè)中途站點以(yǐ)及到(dào)達目的(de)車站的(de)時(shí)間都是(shì)确定的(de)，可以(yǐ)有一個(gè)确定的(de)預期。更進一步看，高鐵到(dào)達中間車站時(shí)，什麽時(shí)候進展，什麽時(shí)候出(chū)站，以(yǐ)及進展後在(zài)哪個(gè)站台停靠都有預先的(de)規劃。因此搭乘高鐵出(chū)行的(de)時(shí)間是(shì)确定的(de)，可以(yǐ)預期的(de)。 二、TSN核心交換機制      802.1TSN任務組成立後，針對确定性交換的(de)目标，在(zài)時(shí)間同步，延時(shí)保證，交換可靠性以(yǐ)及網絡管理方面研究了(le／liǎo)多種算法和(hé / huò)協議機制。這(zhè)些協議機制或者作爲(wéi / wèi)标準修訂融入802.1Q标準，或者作爲(wéi / wèi)獨立的(de)标準存在(zài)（如802.1CB）。    （1）核心TSN交換算法和(hé / huò)協議機制
     核心的(de)TSN交換算法和(hé / huò)協議機制，以(yǐ)及與高鐵網絡相關機制的(de)類比如下表所示。      此外，針對用戶如何應用上(shàng)述機制，實現滿足自己特定需求的(de)TSN網絡，TSN工作組還定義了(le／liǎo)循環隊列轉發（CQF：Cyclic Queuing and Forwarding）模型。根據該模型用戶可以(yǐ)方便的(de)配置TSN交換機，實現延時(shí)确定的(de)TSN網絡。目前CQF已經作爲(wéi / wèi)IEEE 802.1Qch規範融入802.1Q-2018标準中。      我們将在(zài)後續文章中，進一步介紹上(shàng)述标準的(de)工作原理和(hé / huò)基于(yú)FAST流水線的(de)實現方法。 三、基于(yú)FAST的(de)TSN實現：機遇與挑戰      TSN交換設備在(zài)實現上(shàng)具有标準發展迅速和(hé / huò)應用場景多樣化兩個(gè)特點。    （1）标準發展迅速
     例如IEEE 802.1Q規範是(shì)指導以(yǐ)太網交換芯片實現的(de)核心标準，但近年來(lái)TSN标準發展迅速，上(shàng)文提到(dào)的(de)802.1Qbv/bu/ci/cc等TSN核心交換機制均作爲(wéi / wèi)802.1Q-2014标準的(de)修訂添加到(dào)802.1Q-2018标準中，。從802.1TSN的(de)官方網站可以(yǐ)發現，目前TSN工作組還有很多項目是(shì)對802.1Q-2018的(de)标準進行繼續進行繼續修訂和(hé / huò)擴充。    （2）TSN應用場景差異大(dà)
     目前除了(le／liǎo)典型的(de)工業互聯網應用場景外，5G前傳（fronthaul）網絡，高鐵車輛網絡、汽車車載網絡、飛行器内部網絡甚至是(shì)空間衛星網絡都在(zài)考慮使用TSN交換機制，這(zhè)些網絡在(zài)同步精度，傳輸帶寬，交換延時(shí)，故障冗餘，設備功耗等方面都有不(bù)同的(de)要(yào / yāo)求，即使已經有部分芯片标稱支持TSN，例如2017年博通推出(chū)的(de)BCM56370芯片，但也(yě)難以(yǐ)滿足不(bù)同應用場景的(de)需求。因此      預計TSN标準快速發展變化的(de)時(shí)間還會持續3-5年，這(zhè)個(gè)期間内，基于(yú)FPGA（而(ér)不(bù)是(shì)TSN ASIC芯片）的(de)TSN交換實現無疑是(shì)最佳選擇，不(bù)但可以(yǐ)支持标準的(de)快速擴展更新，而(ér)且可以(yǐ)針對具體的(de)應用場景進行定制化設計。基于(yú)FPGA的(de)TSN交換也(yě)必須突破亞微妙級時(shí)間同步，時(shí)間控制的(de)複雜隊列管理調度，開放的(de)編程API等設計難題。      由于(yú)FAST具有可擴展硬件流水線、FPGA/CPU協同處理以(yǐ)及開源開放等核心特征，基于(yú)FAST平台的(de)TSN交換實現不(bù)但給FAST的(de)發展帶來(lái)了(le／liǎo)新的(de)機遇，也(yě)給當前TSN交換設備實現帶來(lái)新的(de)途徑。