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一、时间敏感 *** (TSN)相关综述
【嵌牛导读】：时间敏感 *** 的目标就是实现同一个 *** 中实时性关键数据流与普通数据流有良好兼容性的共同传输。要实现这两种业务的融合就是要求时间敏感 *** 中设备对时间表有着精准的把控，实现实时性关键业务所要求的低时延低抖动。此外，如果能将各类设备错综复杂的业务流在同一 *** 上进行传输，这便意味着专用 *** 连线的减少，简化系统设备的部署流程，同时又能减少系统设备的体积与花销。
【嵌牛鼻子】：时间敏感 *** TSN 确定性传输
【嵌牛提问】：近些年来被提出的时间敏感 *** 相关问题
传统的以太网通常采用的转发模式是“Best Effort”（尽力而为），但是这种转发方式往往缺乏确定性。当数据包到达发送端口后并准备发送时，发送端按照先入先出的原则进行转发，但是当某个发送端口同时有多个数据要进行发送的时候，这些数据就要进行排队，排队等待时长由队列长度，数据发送速度等多个因素决定。如果 *** 中流量过大，便会出现拥塞或者丢包等情况，排队等待时间也会变得无法预测，确定性也就无法保证，这就会引起流量调度，时间同步，流量监控，容错机制标准化等问题。
在带宽足够的情况下，这种尽力而为的以太网可以适应于目前大多数的情况，但在某些应用领域这种不确定性是不可容忍的，例如远程医疗或者 *** 辅助的自动驾驶。在这些安全或者生命攸关(Security or Life Critical)的 *** 应用中，某次信息的传输不确定性可能会带来无法挽回的后果。
这时，建立可靠的传送机制就成了摆在技术人员面前的首要问题。
为了保证某些较为重要的受控物理系统的确定性行为，需要实时 *** 具有确定且较低的 *** 延迟和延迟变化（抖动）。传统上，现场总线已经用于此目的，但由于总线的设计，花销，体积，重量等多种因素，时间敏感 *** 开始被提出。
时间敏感 *** （Time Sensitive Networking，TSN）基于标准以太网。在标准以太网上的通信流量（如音视频流）可以与具有高优先级确定性信息流(如运动控制)等共享物理 *** 。不同的服务对时延的要求不一样，尤其是在那些需要确定传输的下行服务领域，对时延和抖动要求尤为敏感。
时间敏感 *** 的目标就是实现同一个 *** 中实时性关键数据流与普通数据流有良好兼容性的共同传输。要实现这两种业务的融合就是要求时间敏感 *** 中设备对时间表有着精准的把控，实现实时性关键业务所要求的低时延低抖动。此外，如果能将各类设备错综复杂的业务流在同一 *** 上进行传输，这便意味着专用 *** 连线的减少，简化系统设备的部署流程，同时又能减少系统设备的体积与花销。
TSN并非涵盖整个 *** ，而仅仅是对MAC层的定义，对数据帧进行处理的过程。
AVB——以太网音视频桥接技术（Ethernet Audio Video Bridging）是IEEE的802.1任务组于2005开始制定的一套基于新的以太网架构的用于实时音视频的传输协议集。它有效地解决了数据在以太网传输中的时序性、低延时和流量整形问题。同时又保持了100%向后兼容传统以太网，是极具发展潜力的下一代 *** 音视频实时传输技术。其中包括：
1. 802.1AS：精准时间同步协议（Precision Time Protocol，简称PTP）
2. 802.1Qat：流预留协议（Stream Reservation Protocol，简称SRP）
3. 802.1Qav：排队及转发协议（Queuing and Forwarding Protocol，简称Qav）
4. 802.1BA：音视频桥接系统（Audio Video Bridging Systems）
5. 1722：音视频桥接传输协议（Audio/Video Bridging Transport Protocol，简称AV *** P）
6. 1733：实时传输协议(Real-Time Transport Protocol，简称RTP)
7. 1722.1：负责设备搜寻、列举、连接管理、以及基于1722的设备之间的相互控制。
AVB不仅可以传输音频也可以传输视频。用于音频传输时，在1G的 *** 中，AVB会自动通过带宽预留协议将其中750M的带宽用来传输双向420通道高质量、无压缩的专业音频。而剩下的250M带宽仍然可以传输一些非实时 *** 数据。用于视频传输时，可以根据具体应用调节预留带宽。比如：750M带宽可以轻松传输高清full HD视觉无损的视频信号。并且可以在AVB *** 中任意路由。
IEEE 802.1任务组在2012年11月的时候正式将AVB更名为TSN– Time Sensitive Network时间敏感 *** 。也就是说，AVB只是TSN中的一个应用。
之一个应用就是我们的专业音视频(Pro AV)。在这个应用领域里强调的是主时钟频率。也就是说，所有的音视频 *** 节点都必须遵循时间同步机制。
第二个应用是在汽车控制领域。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 *** 。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 *** 功能的成本及复杂性。
第三个应用是商用电子领域。比如说，你坐在家中，可以通过无线WIFI连接到任何家中的电子设备上，实时浏览任何音视频资料。
最后一个应用也是未来最广泛的应用。所有需要实时监控或是实时反馈的工业领域都需要TSN *** 。比如：机器人工业、深海石油钻井以及银行业等等。TSN还可以用于支持大数据的服务器之间的数据传输。全球的工业已经入了物联网(Internet of Things，IoT)的时代，毫无疑问TSN是改善物联网的互联效率的更佳途径。
TSN正在关键的小型封闭式汽车和工业 *** 中得到广泛采用，以建立可靠的ULL端到端连接。然而，关键的TSN限制恰恰是关注于封闭 *** ，例如车载 *** 和小规模机器人 *** 。在机器人和车载 *** 中运行的 *** 应用程序通常涉及与外部非TSN *** 的显着交互。机器人和车载 *** 应用程序需要通过外部 *** 与移动性处理程序紧密集成。如果外部 *** 中没有适当支持高级 *** 功能（如移动性），那么TSN的好处基本上仅限于小型封闭 *** 。因此，TSN和不同外部 *** 之间的平滑互操作性对于异构 *** 场景中的TSN操作是必不可少的。理想情况下，TSN和非TSN *** 之间的连接应该能够适应与TSN类似的特性，以确保异构部署中的整体端到端连接要求。
V2X通信：Lee和Park提出了iTSN，这是一种将大型TSN *** 互连用于大规模应用的新 *** 。 iTSN *** 利用诸如IEEE 802.11p的无线协议用于不同TSN *** 之间的互联网。特别地，跨互连 *** 共享全球定时和同步信息对于建立公共定时平台以支持外部 *** 中的TSN特性是重要的。因此，iTSN *** 使得例如车载 *** 能够将安全关键信息发送到控制节点，例如路侧单元（RSU），在异构部署中具有微秒级的延迟。通过采用这种可靠的互连技术，可以在比当前可行的毫秒范围短得多的（微秒）时间跨度内实现车辆制动安全距离。总的来说，TSN和互连技术（如iTSN）可以为安全的自动驾驶系统创建一个通信平台。
*** 建模：尽管TSN标准在汽车驾驶 *** 中得到了很大的重视，但 *** 部署的一个主要挑战是如何管理 *** 的复杂性。汽车行业随着技术的进步，对现有的车载 *** 基础设施提出了更多的要求。随着车载 *** 中传感器数量的增加，日益增加的连接在 *** 规划中，应相应地满足传感器相互之间的连接和带宽要求。然而，车载控制系统 *** 需求的动态变化可能需要更广泛的 *** 基础设施，从而导致更高的支出。
硬件和软件设计：支持TSN功能的硬件和软件组件设计，例如TSN节点中的调度，抢占和时间触发事件生成，需要大量的工程和开发工作。硬件实现在计算资源利用率和执行延迟方面非常高效，但导致难以适应新应用程序要求的严格架构。另一方面，软件实现可以灵活地适应新的应用程序要求，但由于 *** 功能的软件化，例如时间触发的调度和硬件虚拟化，可能使CPU过载。
总结和吸取的经验教训：迄今为止，大多数关于TSN的研究都集中在独立且与外部 *** 隔离的车载 *** 上。 TSN研究领域的另一个限制是缺乏包含大规模异构 *** 架构的仿真框架。应在基准评估中创建并考虑包括本地和外部 *** 交互（例如汽车驾驶）的有效用例。目前，大多数TSN研究中的一般用例是支持车载传感器连接和用于信息娱乐的音频/视频传输的车载 *** 。未来的定制TSN仿真框架应基于支持具有本地化和外部 *** 交互的下一代应用的 *** ，例如汽车驾驶。类似地，基于SDN的TSN管理可以利用分层控制器设计来将管理从诸如车辆 *** 之类的本地化 *** 扩展到诸如车辆到任何（vehicle-to-any（V2X）） *** 之类的外部 *** 。
TSN *** 基础设施和协议必须支持有限的端到端延迟和可靠性，以支持与物联网，医药，汽车驾驶和智能家居中的关键应用相关的基本功能。用于满足这些应用要求的基于TSN的解决方案导致支持各种协议的复杂 *** 基础设施。因此，简化的TSN *** 管理机制对于降低复杂性同时满足ULL应用的关键需求至关重要。
因此，多个TSN *** 之间的可靠，安全和低延迟通信对于支持广泛的未来应用至关重要。缺乏与外部TSN和非TSN *** 连接和通信的TSN标准阻碍了互操作 *** 中的研究活动，需要紧急解决。总之，我们确定了TSN研究的以下主要未来设计要求：
①支持从时间敏感到具有流量调度功能的延迟容忍应用程序的各种应用程序。
③灵活和动态的优先级分配，以确保较低优先级流量的有限端到端延迟。
④采用SDN以全球 *** 视角集中管理TSN功能。
⑤通过自我估计和本地时钟偏差校正来实现高效的定时信息共享和精确的时钟设计。
TSN节点抢占正在进行的低优先级帧传输，用于发送进入的高优先级帧以保证高优先级帧的绝对最小TSN节点传输延迟。根据高优先级流量的强度，可以多次抢占低优先级帧。结果，由于抢占事件直接取决于高优先级业务强度，因此不能保证低优先级业务的端到端延迟特性。如果高优先级业务强度明显高于低优先级业务强度，则可以大大增加低优先级业务的端到端延迟。通常，低优先级流量承载延迟敏感数据，这不如高优先级流量数据重要，但仍应在最坏情况下的deadline内传送。在当前的技术水平中，没有研究机制或标准来确保抢占下的低优先级业务的最坏情况端到端延迟。
因此，未来的研究需要开发新的机制，以确保TSN *** 中低优先级流量的有界最坏情况延迟.
为了将工业设备（工业传感器/执行器）以无线方式连接到TSN *** ，5G是非常合适的解决方案。与4G相比，5G的新功能，尤其是无线接入 *** （RAN），提供了更好的可靠性和传输延迟。而且，新的5G系统架构允许被灵活地部署。因此，5G可以实现不受电缆安装限制的TSN *** 。
二、tsn是什么缩写
TSN是time scalar network的缩写。
时效性 *** （Time-Sensitive Networking）也称为时间敏感 *** ，简称TSN，是IEEE 802.1工作小组中的TSN工作小组发展的系列标准。TSN工作小组是在2012年11月由已有的音视频桥工作小组更名，继续其工作。工作小组的更名是反映其工作领域的扩展。
此标准会定义以太网上时间敏感传输的机制。在这方面，“时效性网路”这个名称已经非常具有描述性：与根据IEEE 802.3的标准以太网和根据IEEE 802.1Q的以太网桥接相比，时间在TSN *** 中起着重要作用。
对于具有用于端到端传输延迟的硬的，不可协商的时间边界的实时通信，该 *** 中的所有设备需要具有公共时间参考，因此需要使它们的时钟彼此同步。
这不仅适用于通信流的终端设备，例如工业控制器和制造机器人，也适用于 *** 组件，例如以太网交换机。只有通过同步时钟，所有 *** 设备才能同时运行并在所需的时间点执行所需的操作。
TSN技术，特别是根据IEEE 802.1Qbv的时间感知调度器，已经被开发用于关键任务 *** 环境。在这些 *** 中，不仅时序保证相关，而且容错也是如此。
必须保护支持诸如安全相关控制回路或车辆自动驾驶等应用的 *** ，以防止硬件或 *** 介质中的故障。TSN任务组目前正在为此目的指定容错协议IEEE 802.1CB。除了该协议之外，还可以使用现有的高可用性协议，例如IEC 62439-3中规定的HSR或PRP。
三、TSN(时间敏感 *** )是什么TSN(时间敏感 *** )的特点
1、TSN：时间敏感 *** 的革命性力量</
2、TSN，全称为时间敏感 *** ，是一个创新的 *** 通信技术，它在工业自动化、智能交通、医疗保健、能源等关键领域中发挥着至关重要的作用。它的核心在于其独特的技术特性，旨在提供高精度的时间同步、实时性和确定性传输，为那些对时间敏感、对实时性要求极高的应用场景提供了完美的解决方案。
3、TSN的精髓在于其精准的时间同步能力。通过引入先进的时钟同步协议，TSN确保 *** 中的所有设备在同一时间脉络中协同运作，这极大地提高了数据传输的效率和协同任务的精确度。更重要的是，TSN采用智能调度策略和传输机制，优先保障高优先级数据包的即时传输，确保了实时应用的无缝运行。
4、TSN的应用场景犹如一条广阔的创新之路，它在智能交通中构建了车联网的基石，让自动驾驶和车载信息娱乐系统如虎添翼。在工业自动化领域，TSN赋能实时控制，推动工厂自动化和机器人技术的革新。在医疗保健中，TSN通过优化远程诊断和治疗流程，显著提升了医疗服务的效率和准确性。
5、时间同步的精确性</: TSN提供毫秒级的时间同步，为实时性应用提供无与伦比的时间基准，确保数据交换的精准无误。
6、确定性的传输</: TSN确保数据包的传输路径、顺序和质量，避免 *** 拥堵和数据丢失，为关键任务保驾护航。
7、实时性传输的承诺</: TSN支持即时的数据传输，满足那些对响应速度有严格要求的应用，如紧急刹车信号或手术室的精密操作。
8、兼容性和扩展性</: TSN无缝融入现有的以太网架构，避免了大规模的 *** 改造，同时允许根据需求灵活升级和扩展。
9、灵活与可配置性</: TSN协议族内含多种子协议，可根据实际需求进行定制，适应不断变化的技术环境。
10、安全保障</: TSN具备强大的加密和认证功能，保护数据的完整性和隐私，为用户提供安心的数据传输环境。
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