时间敏感网络（TSN）及无线TSN 技术研究

李 英

（苏州建设交通高等职业技术学校，江苏 苏州 215104）

1 时间敏感网络概述

1.1 TSN 简介

时间敏感网络是科技进步的产物，信息技术的不断发展，促进了互联网技术的提高，时间敏感网络技术又叫TSN 技术，被有效的运用在各个领域中，并且发挥了重要的作用。基于传统的以太网技术的发展，时间敏感网络技术进一步的升级和优化了以太网的技术，对时间的敏感程度要求更高。时间敏感网络相比于以太网的信息技术，对各个领域的数据传输标准具有更强大的兼容性，可以同时进行跨领域的信号传输，构建出了更加稳定的传输体系。

1.2 TSN 的主要特点

对于时间敏感网络的实际应用来说，具有以下几方面的特点。（1）在信号传输的过程中，保障产生的时延情况。（2）使用时间敏感网络，可以实现数据的混合传输，不会产生互相的影响。（3）制定更加合理的网络协议，对网络基础设施可以实现共享。（4）在出现数据传输错误时，可以从源头获得正确的数据信息，及时的对传输错误进行纠正。

2 时间敏感网络的说明

时间敏感网络作为数据链的其中一个环节，通过有效的处理数据信息，在以太网的基础上进行工作，按照发送和接收的网络架构进行数据传输。图1为TSN 网络架构，对时间敏感网络的具体操作进行说明。

图1 TSN网络架构

2.1 时间同步

网络技术中时间同步的有效运用，通过时间协议来保证实现，得到了大范围的应用，但是对时间精度的标准还不能满足实际的需求。使用全球定位系统来实现的时间同步，是利用卫星进行信号的发射和接收，具有更高的技术优势，提高了信号传输的稳定性和安全性，但是存在的关键性问题就是技术的运营和维护费用太高，只能在小范围内使用，不能够使技术更加普及，得到大规模的运用。TSN 使用的是精确时间协议，对以太网的同步协议更加完善，增加了分布式网络的同步，并且采用双向信息通道，提高了传输信号的精确度，具有更多技术性能。区别于传统的以太网同步协议，新型的协议具有维护费用更低，具有更高的普及效果，明显的提高了技术优势。时间同步的基本原理，是按照协议规定的内容，发送和接收报文，并且根据协议规定的流程选择是否进行标记。图2为时延相应机制报文收发流程。利用专业的运算公式进行计算，获得时间偏差，再对传输的信息进行数据的修改达到同步。

图2 时延响应机制报文收发流程

2.2 确定性传输

使用时间敏感网络进行数据传输，通过数据流量的整形，能够实现数据传输的时延，更加安全和稳定的将信息数据传播出去。对于关键数据的传输，不仅仅要求传输速度的提高，更加需要传输的稳定性，需要保证在特殊情况下，也能传输出信息数据。不同领域内的流量对传输的要求都有所不同，调度和流量整形能够更好的实现各种流量的兼容效果。在实际的传输过程中，设置了标准化的传输规则，对于不同类型的信息数据，能够进行优先传输。

2.3 网络的动态配置

对网络的配置进行调整，通常处于暂停网络运行的状态下进行，这就导致了很多领域不能实现，一旦停止运行网络将会造成重大的损失问题。时间敏感网络技术区别于传统的网络技术，可以实现在网络运行时进行网络动态的配置，利用集中网络控制设备和集中用户控制设备，就能够对网络数据进行操作。

3 标准现状

时间敏感网络的实际操作流程是接收和发送数据信息，要通过流量整形、管理和检测等方式，实现信息的有效传输。每一步骤具有重要的操作价值，数据信息通过流量整形这一环节被划分出优先等级，再通过网络算法进行优先发送。在流管理这一过程中，对网络配置进行调整，有效的调度网络设备。再通过完整性检测这一环节，来确保信息传输的稳定性，防止信息在传输的过程中丢失。

3.1 流识别

时间敏感网络设备能够有效的区分出不同的流。通过基本原理进行分析，可以更好的识别出时间棉感网络与其他不同的流量。利用传统的以太网技术作为基础，已经制定出了相对应的网络协议和网络规则，在帧头中可以区分优先顺序，发现流的标识。

3.2 流同步

时间敏感网络可以提供更加精确地时间同步，按照以太网制定的网络协议，能够更加准确地进行数据的传输。在整个操作流程中，更加的便捷用户使用，提供了更多的选项可操作，提升了整体的稳定性能。使用专业的技术处理实现网络设备的时间同步。网络信息技术普遍采用专业的技术算法，来测算数据的结果。按照相关的技术规定，对主时钟故障进行误差的修订，优化了系统的误差修正性能。保证在网络的运行过程中，数据丢失后可以及时进行修正，实现信息的同步传输。

3.3 流管理和流控制

通过制定的网络协议，对网络技术进行控制和管理。在运行工作前要做好准备工作，将接收到的请求信息一一处理，在将处理后的结果返回主处理器，经过有效的管理将数据进行传输。图3为完全集中式的网络管理类型。当较为关键的数据信息在时间敏感网络网桥内时，需要对流控制按照专业的处理方式，保证数据的正常传输。TSN 要根据不同的数据需求确定处理方案。例如使用标准时间同步的排队与转发，使用制定好的额标准化抢占机制，进行循环排队与转发。同时确保流完整性，能够将数据进行精准的传播。

图3 完全集中式的网络管理模型

4 无线TSN 技术

时间敏感网络技术提供了更加准去和安全的有线数据传播方式，但是随着时代的发展，很多领域需要使用到无线网络，这就需要对时间敏感网络的无线技术进行开发。区别于传统的有线网络技术，使用无线TSN 技术的稳定性需要进一步提高，不能提供有线网络相同稳定效果的数据传输。所以目前的技术发展方向，就是提高无线TSN 技术的数据传输可靠性和安全性。在不同领域的应用中，对网络技术的要求标准有所不同，要根据实际的需求进行网络技术的升级和优化。在5G 的通信技术发展过程中，要研发出更加符合不同行业发展需求的网络技术，通过优化网络传输数据的性能，提高无线TSN 的使用效果。

5 结束语

时间敏感网络的提出，在各类音频和视频领域，都得到了显著的应用，极大地提高了信号传输的效果，并且在电子和汽车等领域，也得到了有效的运用。在5G技术的发展过程中，对TSN 技术的研发，进一步促进我国的互联网技术发展，在工业领域、汽车领域都可以带来重要的转变。在机遇和挑战并存的新时期，要抓住机遇，将5G 技术和无线TSN 技术，以及其他的互联网技术进行充分结合，提高用户的使用满意度，提供更加便利的通信服务。