TSN时间敏感网络概况

dullbird

TSN即Time-Sensitive Networking，时间敏感网络，其应用范围很广，涵盖6个领域，分别是：

1)、以太网音视频桥即EAVB，802.1BA标准；

2)、5G射频前传FrontHaul，即802.1CM/de标准；3)、工业自动化即IEC/IEEE 60802标准；4)、车载TSN即802.1DG标准；5)、服务供应商Service Provider即802.1DF标准；

6)、航天Aerospace Onboard即IEEE P802.1DP/SAE AS6675标准。

其中，后面4个都是未完成，标准前会加“P”，比如车载TSN标准目前是P802.1DG，预计2024年全部完成。与TSN关系最密切的是车载以太网交换机芯片，无一例外，全球任何一家车载以太网交换机芯片都支撑TSN，也必须支撑。以太网交换机芯片也是智能驾驶和智能座舱必用芯片，以奔驰S级为例，每辆车至少有5片以太网交换机芯片。

<span class="MathJax_SVG" id="MathJax-Element-1-Frame" tabindex="0" data-mathml="车载以太网OSI模型" role="presentation" style="display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16px; text-align: left; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; text-wrap: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; position: relative;">车载以太网模型车载以太网���模型

图片来源：Marvell

车载以太网标准分物理层PHY和链路层两大类，TSN标准主要在第二层的链路层。车载以太网PHY标准主要是制定单对双绞线标准，传统以太网与车载以太网最大不同是传统以太网需要2-4对线，车载以太网只需要一对，且是非屏蔽的，仅仅此一项，就可减少70%-80%的连接器成本，可减少30%的重量。这是车载以太网诞生的最主要原因，同时也是为了满足车内的EMI电磁干扰。

<span class="MathJax_SVG" id="MathJax-Element-2-Frame" tabindex="0" data-mathml="车载以太网HY标准分布" role="presentation" style="display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16px; text-align: left; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; text-wrap: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; position: relative;">车载以太网标准分布车载以太网���标准分布

图片来源：Marvell

车载以太网野心勃勃，10Base-T1S是试图取代传统CAN网络的。10Base-T1S即IEEE 802.3cg也就是OPEN Alliance的TC14，100Base-T1即IEEE 802.3bw也就是OPEN Alliance TC1，100/1000Base-T1 ECU测试标准即OPEN Alliance的TC8，1000Base-T1即IEEE 802.3bp也就是OPEN Alliance的TC12，2.5/5/10GBase-T1即IEEE 802.3ch也就是OPEN Alliance的TC15标准。超过10G带宽的802.3cy标准也在制定中。

<span class="MathJax_SVG" id="MathJax-Element-3-Frame" tabindex="0" data-mathml="TSN工具一览" role="presentation" style="display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16px; text-align: left; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; text-wrap: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; position: relative;">工具一览���工具一览

图片来源：互联网

TSN本身并非是一项全新的技术。IEEE于2002年发布了IEEE 1588精确时钟同步协议。2005年，IEEE 802.1成立了IEEE 802.1AVB工作组，开始制定基于以太网架构的音频/视频传输协议集，用于解决数据在以太网中的实时性、低延时以及流量整形的标准，同时又确保与以太网的兼容性。AVB引起了汽车行业、工业领域的技术组织及企业的关注。IEEE成立了TSN工作组，进而开发了时钟同步、流量调度、网络配置系列标准集。在这个过程中，由AVnu、IIC、OPC UA基金会等组织共同积极推进TSN技术的标准。工业领域的企业（包括B&R、TTTech、SEW、Schneider等）着手为工业领域的严格时间任务制定整形器，成立了整形器工作组，并于2016年9月在维也纳召开了第一次整形器工作组会议。而后，有更多的企业与组织（包括德国工业4.0组织LNI、美国工业互联网组织IIC、中国的边缘计算产业联盟ECC、工业互联网产业联盟AII等）加入TSN技术的研究，并构建了多个测试床。2019年，IEC与IEEE合作成立IEC 60802工作组，并在日本召开了第一次工作组会议，以便工业领域的TSN开发可以实现底层的互操作。同时，在OPC UA基金会也成立了(Field Level Communication,FLC)工作组，将TSN技术与OPC UA规范融合，以提供适用于智能制造、工业互联网领域的高带宽、低延时、语义互操作的工业通信架构。