電子發(fā)燒友網報道（文/李寧遠）TSN，Time-Sensitive Networking，時間敏感網絡現(xiàn)在已經不是一個新鮮的技術了，它從我們傳統(tǒng)的以太網當中衍生出來，經過這些年的應用大家都對其有了相應的了解。

書面一點形容，TSN是在非確定性的以太網中實現(xiàn)確定性的最小時間延時的協(xié)議族，簡單一點來說，TSN的時間敏感機制為標準以太網增加了確定性和可靠性，確保數(shù)據能夠實時、確定和可靠地傳輸。

從無到有的TSN

早前的音視頻傳輸，用的是傳統(tǒng)以太網或者分組交換網絡以及二者融合的同軸傳輸。這種傳輸會出現(xiàn)的問題大家都應該遇到過，那就是延遲，視頻音頻并不同步。在這樣的背景下，IEEE 802.1工作組成立了AVB音視頻橋接任務組，該工作組的任務就是解決以太網中音頻視頻數(shù)據實時同步傳輸?shù)膯栴}。

從最早的時鐘同步標準，到后來的流量整形以及隊列調度相關算法，該任務組慢慢解決了一些音視頻在網絡轉發(fā)出現(xiàn)的延遲問題。隨著物聯(lián)網等一些新概念的出現(xiàn)，對這種確定性網絡的需求越來越多，AVB音視頻橋接任務組擴大了時間確定性以太網的應用需求和適用范圍，并正式更名為TSN工作組。TSN更加貼近工業(yè)互聯(lián)網以及車載應用，隨之而來，工作組也在其中加入了一些對時鐘或者時間要求更高的算法與機制。

目前常見的TSN協(xié)議有IEEE 802.1AS-rev、IEEE 802.1Qat、IEEE 802.1Qav、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qbu等等。802.1AS-rev能夠達到微秒級甚至是納秒級的精度誤差，802.1Qat通過引入協(xié)商機制解決音視頻實時流量與普通異步數(shù)據流量之間的競爭，802.1Qav將異步以太網數(shù)據流和實時流做了排隊分配。TSN下還有不少協(xié)議發(fā)布也已經提上了日程。

總的來看，TSN的確定性體現(xiàn)在它更關注傳輸?shù)南孪?。它不會像傳統(tǒng)以太網里有較長的拖尾會產生較長的時延，這種延遲在公控或者車載以太網當中都是很危險的，TSN通過提高傳輸?shù)南孪拮屨麄€傳輸更確定，更可靠。

5G＋TSN，從概念整合到應用

5G技術的出現(xiàn)對于移動互聯(lián)網來說是具有顛覆性的技術變革，其諸多特性突破了傳統(tǒng)的技術界限。5G與TSN的整合可以說是雙劍合璧相得益彰。5G與TSN作為無線和有線領域的關鍵網絡技術，二者融合創(chuàng)新、協(xié)同部署，對于構建高質量的互聯(lián)網至關重要。

我們可以看到從5G R16開始，就開始提供了很多除開公網之外的協(xié)議，具體到TSN來講， R16 協(xié)議定義了很多關于TSN通信相關的一些協(xié)議，5G網絡跟TSN網絡進行互操作的網絡架構，還定義了5G網絡作為TSN網橋如何做同步機制的架構，并且也做了很多冗余傳輸來保證傳輸?shù)目煽啃浴?br />
特別還定義了5G與TSN網絡通信的輔助信息，它會把TSN網絡的信息轉換成5G網絡的需求，并將需求發(fā)給基站，基站會結合調度算法將需求實現(xiàn)到調度機制上，5G在TSN終端以及TSN網絡中間起到了橋梁的作用，進一步保證低延時和高可靠性。而R17提出了TSN增強架構，即實現(xiàn)5G核心網架構增強，控制面設計支持TSN相關控制面功能，實現(xiàn)5G核心網確定性傳輸調度機制，而不依賴于外部TSN網絡。

在對傳輸有著十分嚴格的確定性要求的場景下，5G網絡系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)需要進行性能優(yōu)化以及系統(tǒng)整體處理效率提升才可能實現(xiàn)端到端的極致高可靠低時延，TSN正好在現(xiàn)有的以太網QoS功能基礎上增加了包括時間調度、搶占、流監(jiān)控及過濾等一系列流量調度特性，可以確保流量的高質量確定性傳輸。二者結合，可以更有效地確保端到端的超低延遲高可靠傳輸。目前，5G與TSN的融合大致分為拼接式融合、承載網融合以及深度融合，無論是哪種融合方式，其目的都是為了滿足場景內極致的端到端確定性互聯(lián)。

5G＋TSN賦能工業(yè)自動化是非常具有代表性的應用，此前中國移動聯(lián)合華為、固高科技、思伯倫、金石機器人發(fā)布的全球首個5G+TSN智能倉儲物流系統(tǒng)就是5G＋TSN深入應用的縮影。工業(yè)場景機器人的應用是非常典型的需要低延遲的閉環(huán)控制應用，機器人能否同步幾乎完全取決于運動數(shù)據的傳輸延遲。華為提供的5G+TSN技術，通過5G核心網內生TSN可以簡化組網，一張5G網絡就可以實現(xiàn)時鐘同步、確定性時延保障，并通過智能化調度，及時優(yōu)化網絡性能，保障端到端的SLA。這種5G網絡構建起的信息系統(tǒng)，能讓同一場景下不同功能的機器人實時連接在一起實現(xiàn)精密協(xié)作。隨著兩種技術的發(fā)展和融合，不只是工業(yè)場景，任何需要端到端確定性互聯(lián)的場景都會受益于5G＋TSN。

寫在最后

雖然5G＋TSN有著廣闊的應用空間，但是二者融合的技術挑戰(zhàn)還是不少的，比如5G如何在無線側保證穩(wěn)定，比如二者不同的時間域該如何同步來消除不確定性等等，而且二者融合應用起來也會涉及到大量現(xiàn)場設備和控制系統(tǒng)升級改造，不可能一蹴而就。5G與TSN想要深入應用，還需要整個生態(tài)圈內的各個環(huán)節(jié)共同努力。