TTE和TSN是目前實現確定性以太網交換的兩種主要途徑。由于TTE技術研究較早，SAE AS6802標準在IEEE 802.1 TSN工作組成立之前就已經發布，因此在高端裝備（如航空航天、智能汽車等）研制領域，TTE成為確定性以太網交換的首選方案。隨著TSN標準規范的日漸成熟完善，相關芯片、軟件和整體解決方案不斷完善，能否在高端裝備制造領域中使用標準TSN技術取代TTE已經成為令人關注的問題。
對于標準以太網，TTE和TSN在時間同步、可靠性和轉發延時保證等方面都進行了增強。轉發交換的延時保證機制是確定性交換的核心。TTE和TSN在延時保證方面不同的實現機制，反映了TTE和TSN具有不同的設計哲學。而設計哲學的差異可能預示了兩種技術不同的發展前景。
一、設計哲學差異
以太網自1973年發明，是計算機網絡50年發展史中可與IP相媲美的最為成功的技術之一。TTE和TSN都是架構在標準以太網上的確定性交換技術，但TSN必將成為根正苗紅的“以太網2.0”,而TTE只有以太網的“形”，缺少以太網的“神”，隨著TSN技術的發展，必將被淘汰。
圖1是TTE實現機制（出自TTTech研究人員撰寫的論文[1]）和TSN802.1Qch定義的CQF機制在確定性交換實現機制方面的比較。
圖1確定性交換實現機制比較（a）TTE （b）TSN的CQF機制
對于TTE交換機，輸入接口收到TT分組后，會查找接收調度表，對比分組接收時間是否落在合法的接收窗口（w）內，如果在窗口內，則會得到一個分組緩沖區地址，將分組寫入RAM中的緩沖區。否則丟棄分組；在每個輸出接口，發送調度表中會配置RAM中每個分組的發送時間（T），當發送時間到達時，輸出調度器從相應的buf中讀取分組發送。接收調度表和發送調度表都是離線計算得到，分組轉發模型實際上是由接收和發送調度表控制的對RAM的讀寫操作。顯然，接收和發送調度表的規模以及RAM中緩沖區的個數都與TT流量的特性和負載相關。
對于支持CQF的TSN交換機，每個交換機內部只需兩個按照乒乓隊列Q1和Q2，時間軸被簡單的劃分為奇數時槽S1和偶數時槽S2。輸入接口在奇數時槽S1接收的分組進入隊列Q1，在偶數時槽接收的分組進入隊列Q2。輸出接口調度的整型機制也十分簡單，S1時槽只能調度Q2中的分組，S2時槽只能調度Q1中的分組。顯然，當時槽寬度為d時，如果交換機保證S1時槽接收的分組（進入Q1）在下一個S2時槽發送，而S2時槽接收的分組（進入Q2）在下一個S1時槽發送，那么分組在交換機中延時上界為2d，下界為0。分組在經過K個這樣的交換機時，延時的上限為(K+1) *d，下限為(K-1) *d。
上述分析可知，TTE和TSN在實現上有一些明顯差異，如下表所示。
上述對比可見，TTE在設計時并沒有利用到作為網絡分組交換基礎的排隊論，沒有用隊列對應用相關信息進行分類聚合，因此實現復雜度較高。或者說，TTE只用到了IEEE 802.3以太網的MAC層規范，而與IEEE 802.1定義的網橋實現機制無關。因此TTE交換機設計沒有相應的規范可借鑒（這也是多數人認為TTE是TTTech“私有技術”的原因）。
與TTE不同，TSN交換的核心機制本身就是IEEE 802.1工作組制定的，是對802.1Q網橋協議的擴充和增強。TSN更加強調針對不同TSN應用場景對輸出調度整型機制的擴充。因此TSN在轉發交換方面的所有工作都考慮與現有的以太網交換前向兼容，可看作“以太網2.0”。
從另一個角度看，TTE是從分布式系統設計角度提出的，而TSN是從網絡角度提出的兩種不同的解決方案。一旦技術落地需要在交換芯片中實現，毫無疑問后者更具有優勢。
二、發展前景預測
我們認為，未來5-10年TSN將會取代TTE，成為高端裝備制造領域主流的交換網絡方案。主要原因如下。
一是與TSN相比，TTE的優勢在于時間同步。與IEEE 1588定義的PTP協議不同，TTE的時間同步不需要單一的主時鐘源（GrandMaster），是一種全分布的高可靠時間同步機制，支持多種故障模型。然而時間同步機制在交換實現中相對獨立。既然當前TSN可以針對不同場景定義了不同的輸出機制（基于信用/時間感知/異步等），TSN也可以擴充支持多種時間同步機制，如需要外部時鐘源的時間同步機制（IEEE 1588）不需要外部時鐘源的內部同步機制（AS6802）；
二是TSN交換實現機制前向兼容目前標準以太網的交換機制。在現有以太網交換芯片絕大多數邏輯保持不變情況下，只需增加時間同步和輸出接口整型邏輯即可支持TSN交換，因此容易被工業界接收；
此外，除了高端裝備制造領域外，TSN還會在工業互聯網、5G前傳網絡中得到應用。特別是TSN將作為工業互聯網基礎設施重要組成部分被大力推廣，IEC/IEEE也正在聯合定義工業智能制造中TSN的應用場景。未來市場更大，熟悉TSN的人才更多將是促進TSN技術發展的最根本的推動力。
參考文獻：
[1]Domi?tian T?amas?–Selicean，Paul Pop，WilfriedSteiner. Synthesis of Communication Schedules for TTEthernet-BasedMixed-Criticality Systems. CODES+ISSS’12, October 7–12, 2012, Tampere, Finland.
