關于以太網的討論引起了對安全數據傳輸和實時性的需求不斷增加。這就是時間敏感網絡（TSN）問題發揮作用的地方，TSN是在IEEE 802時間敏感網絡任務組（TSN TG）框架內開發的幾個子標準的組合。其目的是通過將經典以太網與工業通信所需的實時功能相結合，將所有工業通信統一起來。在這里，保證延遲和相應的確定性是關鍵參數。這些已無法通過傳統以太網實現，尤其是在高網絡負載下，因為傳統交換機通常會在看到消息、需要去哪里以及消息轉發發生之前緩沖消息。然而，新的應用，特別是在物聯網和工業4.0時代，需要能夠更快、更準確地控制帶寬分配的技術。未來，TSN或其子標準將使傳統以太網的實時功能得到補充成為可能，即使在高達千兆字節范圍內的高數據傳輸速率下也是如此。除了實時能力和確定性之外，TSN還提供了另一個巨大的技術優勢。擴展網絡的能力允許TSN以10 Mbps，100 Mbps，1 Gbps或10 Gbps的速度運行。但是，這需要詳細且因此更復雜的網絡配置。1 Gbps 及以上的傳輸速率是當今網絡的邏輯演變。1 Gbps 為新的 （IoT） 應用開辟了道路，并有助于克服數據密集型應用中的性能瓶頸。但是，TSN作為一個系統只有在終端和以太網交換機都支持TSN功能時才能完全有效。這些TSN功能和標準如圖1所示。

圖1.TSN標準。

由圖示子標準組成的完整TSN軟件包目前尚未完成。如圖 1 所示，IEEE 802.1AS-REV（時間同步）和 IEEE 802.1Qcc（流保留）這兩個子標準仍在 IEEE 802.1 時間敏感型網絡任務組中討論。很難估計這些開放的子標準何時會被完全定義。但是，這項工作應在2019年中期完成。盡管如此，即使TSN標準的當前狀態，也已經根據IEEE 802.1創建了向上兼容的標準以太網的進一步發展。例如，最近采用的子標準提供了一種可互操作的方法來同步分布在整個網絡中的時鐘信號。同時，它們允許在其他設備也使用的共享傳輸介質上進行確定性的實時。因此，TSN調節ISO/OSI參考模型第2層的數據通信（見圖2）。

圖2.ISO/OSI 參考模型。

嚴格來說，TSN代表以太網中具有實時能力的第2層，但不是完整的實時協議。也就是說，TSN不會取代PROFINET，EtherNet/IP和類似的以太網協議。相反，從長遠來看，這些工業以太網協議將在第 2 層支持 TSN——因此經典的工業以太網協議不會消失，但將來將建立在 TSN 之上。另一方面，現場總線可能會被以太網永久取代。

為了能夠支持未來的所有工業標準，需要用戶專用ASIC形式的特殊，靈活的硬件。ADI公司（ADI）優雅的多協議芯片解決方案fido5000就是一個例子。TSN所需的硬件已經集成到該以太網交換機芯片中。一旦完全定義了所有子標準，就可以通過固件更新輕松調整該芯片。因此，它為TSN做好了準備，因此為TSN做好了準備。

圖3.TSN 支持的 fido5000 標準。

然而，為了使從標準工業以太網應用到TSN的過渡是漸進的，并盡可能簡單，標準化機構為現有工廠如何與新的基于TSN的設備合作提供了模型。這涉及使用 ISO/OSI 參考模型的統一第 1、2 和 3 層，這允許在可擴展性和性能方面采用全新的方法。但是，這要求整個網絡及其所有組件（例如交換機）支持各種通信協議。這實現了統一的確定性基礎設施，TSN網絡可以利用其優于傳統標準以太網的優勢。

然而，由于尚未完全定義完整的TSN標準，許多公司目前不愿意實施TSN。轉換可能需要一些時間，盡管終端已經可以從TSN網絡中受益，因為由于現有的TSN交換機已經提供了確定性和實時功能。因此，毫無疑問，TSN將成為未來的以太網標準。唯一懸而未決的問題是，完整的TSN封裝何時準備就緒，并在業界找到合適的應用。

審核編輯：郭婷