下一代工业通信—TSN（时间敏感网络），工业物联网的助推器

随着工业物联网（IIoT）的兴起和工业4.0的提出，越来越多的设计师、工程师和最终用户关注TSN（Time-Sensitive Networking，时间敏感网络）。TSN为以太网提供确定性性能，本质上是一个确定性以太网扩展集，同时也是音频视频桥接 (AVB) 的后继者。那TSN到底是什么呢？在工业物联网中扮演什么角色？这些年发展的怎样？下面扒一扒TSN的前世今生。

阅读《从Ethernet到TSN：实时通信一小步，工业4.0一大步》可深入了解TSN.

TSN源于何处？

TSN是一项从视频音频数据领域延伸至工业领域、汽车领域的技术。TSN最初来源于音视频领域的应用需求，当时该技术被称为AVB，由于针对音视频网络需要较高的带宽和最大限度的实时，借助AVB能较好的传输高质量音视频。

2006年，IEEE802.1工作组成立AVB音频视频桥接任务组，并在随后的几年里成功解决了音频视频网络中数据实时同步传输的问题。这一点立刻受到来自汽车和工业等领域人士的关注。2012年，AVB任务组在其章程中扩大了时间确定性以太网的应用需求和适用范围，并同时将任务组名称改为现在的：TSN任务组。TSN是以以太网为基础的新一代网络标准，具有时间同步、延时保证等确保实时性的功能。

TSN有何用武之地？

TSN使用标准以太网提供分布式时间同步和确定性通信。因此，任何需要分布式测量或控制的应用都可以从TSN中受益。客户可使用TSN进行简单的分布式同步测量、下一代计算机数控加工的改进、新型半导体加工机器以及未来的电网研究等。在其他行业的应用包括：

视频/音频传输
如前所述，TSN最初来源于视频领域的应用需求。传输音频和视频信息的网络需要遵守严格的时序规则。如果音频或视频分组不能按指定的时序规则到达目的地，则接收设备（例如视频屏幕或扬声器）可能会发生视频帧被丢弃、音频伪像的情况。此外，这种网络还需要可预测的延迟，保证视频和相关音频流之间的同步。另一方面，足球赛事的实况转播有很多高清的数据要通过网络传输到处理中心，对带宽的需求极大。而且为了最大限度的提供实时性，这些图像、音频必须实现高实时的传输与处理，可以想象其对带宽和实时性的需求。

音频视频桥接

汽车驾驶
目前大多数的汽车控制系统非常复杂。比如说：刹车、引擎、悬挂等采用CAN总线。而灯光、车门、遥控等采用LIN系统。娱乐系统更是五花八门，有FlexRay和MOST等目前的车载网络。实际上，所有上述系统都可以用支持低延时且具有实时传输机制的TSN进行统一管理。可以降低给汽车和专业的A/V设备增加网络功能的成本及复杂性。

典型的汽车A / V系统

在车辆中，实时功能对于某些应用至关重要。 为确保这些实时功能可用，必须在以太网控制器中设置具有直接访问硬件资源的机制。TSN使构建可扩展的以太网网络成为可能。为此，不同的消息按照其可用性分为了不同的等级，并对其延迟和优先级进行了分类，每个消息类被分配到一个固定的带宽。此外，TSN还支持冗余以太网系统，并且，为确保稳定的数据交换，定义了安全标准。