本文介绍了TSN（时间敏感网络）的核心交换机制，对比了TSN与传统以太网的区别，并强调了TSN在确定性数据交换上的优势。内容包括TSN的特性、与以太网的比较，以及核心的TSN交换算法和协议。同时，文章探讨了基于FAST的TSN实现面临的机遇与挑战，指出FPGA在应对标准快速更新和应用场景差异方面的优势。
基于FAST的TSN交换（1）TSN交换机制概述
2012年，IEEE 802.1的Audio Video Bridging任务组正式被TSN任务组代替。TSN任务组主要工作是定义在交换式以太网中转发时间触发消息的IEEE标准集合，目标是标准化“确定性以太网”技术， 满足现有和新兴 市场，特别是工业互联网的需要。
随着越来越多的TSN标准落地，TSN距离应用已不再遥远。工信部2018年6月的推出的《工业互联网发展行动计划（2018-2020 年）》明确提出“在汽车、航空航天、石油化工、机械制造、轻工家电、信息电子等重点行业部署时间敏感网络（TSN）交换机、工业互联网网关等新技术关键设备”，当前对TSN交换核心机制的研究以及研发TSN交换机已经变得十分迫切。
一、TSN交换的特点
与标准的以太网相比，TSN最大的特点是能够保证数据交换的确定性，在提前确定时间敏感数据流（称为scheduled traffic）传输的周期，每个周期传输的数据大小后，只要数据发送方按照约定将数据发出，TSN就能够保证在确定的时间将数据交换到接受方。
（1）TSN的特点
TSN网络主要实现相对封闭网络中的关键数据可靠交换，与互联网和数据中心网络具有不同的技术要求，对比如下表所示。
| 网络类型 | 交换特点 | 控制特点 | 标准制定 |
|---|---|---|---|
| TSN网络 | 多数网络千兆可满足需求，需要确定性能，可用性要求高 | 单一管理域，封闭网络，离线规划 | IEEE标准，强调理论上可证明的性能和可靠性，主要是L2层标准 |
| 互联网 | 高带宽，尽力服务模型，需要L3路由，可扩展性压力大 | 多管理域，开放网络，协议动态适应变化 |
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