作者：Aaron Frank and Mike Southworth

時間敏感網絡 （TSN） 是一組以太網網絡功能，用于跨標準以太網傳輸時間敏感數據。最初，TSN源于IEEE 802.1標準音頻視頻橋接（AVB）工作組，以確保音頻和視頻數據的獨立網絡流在正確的時間到達，以確保同步。AVB 還需要保證交付吞吐量和延遲，以避免丟失視頻幀等問題。如今，TSN具有新的802.1標準和增強功能，超越了AVB時間同步流，可以支持通過以太網的低延遲，精確的數據傳輸，適用于更廣泛的工業，汽車，航空航天和其他實時通信應用。

傳統的國防和航空航天系統依賴于 MIL-STD-1553、ARINC 429 和 CANBus 等經過驗證的舊技術來支持時間關鍵型通信。然而，這些傳統數據總線還沒有發展到可以應對更快的運行速度的挑戰。在民航方面，ARINC 664（AFDX）和時間觸發以太網（TTE）等以太網技術已經獲得了一定的普及，但這些技術需要大量的前期投資和高經常性成本。更重要的是，這些傳統的航空電子解決方案一旦部署就不靈活，無法動態配置。作為英特爾等大多數主要半導體供應商支持的開放標準技術，TSN旨在與當今低成本的現有以太網技術共存。它可以動態工作，使時間敏感的通信通道能夠根據需要實時靈活配置和設置。

在國防和航空航天市場，TSN具有巨大的潛力：集成商正在為未來的地面車輛和飛機設想以太網骨干網，不僅支持傳統的數據和通信流量，還支持武器系統、自動駕駛汽車和其他歷來通過傳統數據總線控制的設備。

如上所述，TSN不是一個單一的標準，而是由許多單獨的IEEE標準管理和管理的功能集合。TSN使用配置文件方法定義哪一組特定的功能，選項，配置和協議適用于一組特定的TSN應用程序。一些配置文件定義良好，而其他配置文件仍在進行中。例如，SAE和IEEE目前正在就航空航天配置文件（P802.1DP）開展工作，SAE AS6675工作組將其定義為IEEE 802.1DP;這些將側重于確定性網絡的安全性、高可用性和可靠性、可維護性和有限延遲，這些網絡的范圍是設計保證級別 （DAL）。

TSN技術為嵌入式防御系統提供了幾個重要的功能。例如，TSN利用IEEE-1588v2精確時間協議（PTP）在節點之間提供時鐘同步。使用標準以太網消息傳遞，節點可以同步其本地時間時鐘，并保持時鐘同步準確性。通常，選擇一個節點作為主時鐘（或者節點可以投票選出最佳主時鐘），而其余節點則同步到主節點（或主節點）。時鐘可以保持同步，精度低至10 ns。

一旦時鐘同步，TSN可用于在節點之間建立確定性通信通道。可以使用保證參數（例如吞吐量、延遲、抖動等）來定義此設置。從節點 A 到節點 B 的路徑中參與此設置的所有設備都將保留緩沖區和帶寬，并配置隊列優先級以滿足請求。設置完成后，節點可以與已建立的確定性進行通信。如果不再需要該通道，則可以取消預留，將緩沖區和帶寬返回到可能需要它的其他節點。

如今，許多Curtiss-Wright單板計算機（SBC）模塊和任務計算機系統（示例，圖1）已經可以在不同程度上利用TSN通信，只需要軟件支持。例如，大多數 SBC 支持 IEEE-1588v2 的時間同步功能，并且可以支持 PTP 軟件守護程序。

隨著TSN在國防和航空航天工業中的成熟，領先的商用現貨（COTS）供應商將開始將TSN功能整合到其產品中。COTS供應商開始了解TSN的潛在優勢，并研究如何隨著下一代以太網交換產品的形成而更全面地支持它。

審核編輯：郭婷