近年來，TSN（Time-Sensitive Networking）時間敏感網絡技術開始逐漸被越來越多人所認知，一時間也成為業界熱議的高頻詞。工業通信經歷了從串口通信，現場總線到工業以太網，到如今的新一代開放式工業網絡TSN。

顧名思義，TSN是一種注重“時間”的技術，本質上來說，它為以太網增加了更大的確定性，這也是TSN能夠在市場上脫穎而出的主要原因。

TSN技術應運而生

眾所周知，市場上有多種工業以太網協議，被普遍采用的實時工業以太網主要有EtherCAT、PROFINET、POWERLINK、CC-Link等，這些協議都是在標準以太網的基礎上修改或增加了一些特定的協議以保證實時性和準確性。但是這些都是非標準以太網，在易用性、互操作性、帶寬和設備成本上均存在不足。

由此，TSN應運而生。TSN，即在非確定性的以太網中實現確定性的最小時間延時的協議族，是由IEEE 802.1 TSN任務組制定的一系列IEEE 802以太網子標準集。

知乎上對TSN技術有個貼切解釋：

“想象在一個廣闊的球場上東西兩側各有一個以太網連接的揚聲器，揚聲器中間可能經過多個交換機設備，當主持人講話時，我們希望兩個揚聲器能夠同時發聲，而不會出現一前一后疊音的情況；進一步的，即使同個網絡拓撲中還有其他應用在使用流量，我們也希望兩個揚聲器的效果是穩定的。”

正因其符合標準的以太網架構，具有精準的流量調度能力，可保證多種業務流量的共網高質量傳輸等技術及成本優勢，TSN技術開始從最初的視頻音頻數據領域延伸至工業領域、汽車領域，成為下一代網絡承載技術的演進方向之一。

圖片源自《時間敏感網絡（TSN）產業白皮書》

● 視頻/音頻傳輸

為最大限度提供實時性，圖像、音頻通過TSN實現高實時的傳輸與處理，滿足對帶寬和實時性的需求。

● 汽車駕駛

在汽車控制系統中，用支持低延時且具有實時傳輸機制的TSN進行統一管理。可以降低給汽車和專業A/V設備增加網絡功能的成本及復雜性。

● 工業物聯網

工業物聯網是未來TSN應用最廣泛的領域之一，所有需求實時監控或實時反饋的工業領域都離不開TSN網絡。如機器視覺、AR/VR、深海石油鉆井等等。

業界對TSN的持續探索

究其根本，物聯網應用需求的激增是近些年TSN火爆的重要原因。國際上有大量組織、自動化廠商參與其中，致力推動TSN技術的落地應用。

● 2016-2017年，TSN應用于工業物聯網領域的核心功能逐步完善，隨后多家自動化廠商宣布了對OPC UA和TSN的支持，并加入相關國際組織，包括ABB、貝加萊、Bosch Rexroth、GE、NI、KUKA、Phoenix、Schneider等。

● 2018年，CC-Link協會就發布了融入TSN技術的開放式千兆工業網絡CC-Link IE TSN，它是為數據化、智能化制造發展量身定制的新一代網絡，完美融合了TCP/IP網絡，現場總線和實時通訊，它與交換機的組合幫助客戶輕松實現構建起整廠級別的管理系統。如三菱電機、軟贏、德國赫斯曼等均宣布推出支持CC-Link IE TSN的工業產品。

● 2019-2020年，TSN標準完成并實現商業化。根據預測，TSN市場規模到2024年將超過6億美元，年均復合增長率53.8%。交換機將成為引領TSN發展的重要單品。工業物聯網中越來越多的實時通信需求成為推動TSN市場發展的主要動力。

近年來，國內廠商對TSN技術的關注度持續提高，積極推進TSN的發展落地。2017年起，包括華為、Moxa、新華三在內的多家通信設備廠商已經研發出或正在研發TSN相關網絡設備，包括交換機、網關及通信模塊。此外，一些自動化廠商開始積極向TSN技術靠攏，推出TSN技術相關的工業產品和設備。

華為：早在2018、2019年的漢諾威展上，華為就展示了OPC-UA TSN測試床，并在其中提供了TSN交換機；

MOXA：2018年德國SPS展，MOXA展示了TSN測試床，同年的IIC聯合測試床中展示了TSN交換機；

新華三：2019年4月，新華三在“領航者峰會上發布了TSN交換機產品。

研華：研華發布EKI-8500G交換機，采用TSN專用芯片設計，具備時間同步、優先流量調度、時間感知整形器、高可靠的冗余資料傳輸四大核心特色。

東土科技：在精密時鐘同步、守時、授時、時間管理等自主研發創新技術的支撐下，東土科技推出自主研發的全新系列TSN工業網絡產品，涵蓋芯片、交換機、終端、交換軟件平臺、CNC及邊緣通用控制器等。

5G+TSN技術成關注焦點

如今，TSN已經不再是一個概念性項目，而是已經成為被行業組織認證的可廣泛使用的標準。然而，任何新興技術從興起到爆發都要經歷一個時間磨合與驗證的過程，TSN技術尚且如此。目前，在工業應用領域，從芯片廠商到產品開發商、終端用戶，TSN已經開始了測試、驗證，離全面落地或許僅一步之遙了。

有人說，5G時代的加速到來會成為推進TSN技術全面落地應用的催化劑。的確，5G系統的靈活部署與TSN的精確時間同步、有界時延等特性，能更有效解決工業現場環境復雜多變的情況。

從國際上來看，已經有行業龍頭企業開始布局推動5G、千兆網絡、TSN在工業領域的融合應用。如西門子宣布將TSN列為未來重要的通信技術，其“工業網絡專家計劃”更是將5G+TSN列為打造數字化工業生態的重要手段；三菱電機的具有無線應用能力的工業網絡“CC-Link IE TSN”率先將千兆以太網帶寬與TSN相結合，實現了IO和OT的實時無縫融合。

可以看出，未來5G+TSN融合發展趨勢將為未來工業通信網絡打開一扇新的窗口。相較于之前的現場總線等概念的推進速度，TSN已經發展的非常迅速了。短期來看，TSN技術在工業領域全面落地普及尚需時日，市場接受及培育同樣也需要一個過程，長期來看，隨著關鍵技術的突破和應用場景需求變化不斷演進升級，TSN技術在萬物互聯時代所創造的價值不可估量。

本文參考：工業互聯網產業聯盟《時間敏感網絡（TSN）產業白皮書》