2012年，IEEE 802.1的Audio Video Bridging任務組正式被TSN任務組代替。TSN任務組主要工作是定義在交換式以太網中轉發時間觸發消息的IEEE標準集合，目標是標準化“確定性以太網”技術， 滿足現有和新興市場，特別是工業互聯網的需要。
隨著越來越多的TSN標準落地，TSN距離應用已不再遙遠。工信部2018年6月的推出的《工業互聯網發展行動計劃（2018-2020 年）》明確提出“在汽車、航空航天、石油化工、機械制造、輕工家電、信息電子等重點行業部署時間敏感網絡（TSN）交換機、工業互聯網網關等新技術關鍵設備”，當前對TSN交換核心機制的研究以及研發TSN交換機已經變得十分迫切。
一、TSN交換的特點
與標準的以太網相比，TSN最大的特點是能夠保證數據交換的確定性，在提前確定時間敏感數據流（稱為scheduled traffic）傳輸的周期，每個周期傳輸的數據大小后，只要數據發送方按照約定將數據發出，TSN就能夠保證在確定的時間將數據交換到接受方。
（1）TSN的特點
TSN網絡主要實現相對封閉網絡中的關鍵數據可靠交換，與互聯網和數據中心網絡具有不同的技術要求，對比如下表所示。
（2）TSN與以太網的比較
由于TSN網絡封閉和規模有限，不存在編址、路由和管理的擴展性問題。雖然TSN采用以太網幀格式，其交換技術規范的核心也是802.1Q，但其實現機制與以太網具有明顯差別，即以太網交換只考慮節點、隊列和鏈路三個核心要素，而TSN交換處理考慮上述三個要素外，還引入了時間這個實現確定性交換的關鍵要素。
一個簡單的比喻是當前的以太網是高速公路網，每個分組是進入高速公路的汽車。在高速公路網上，汽車可以在任意時間進入高速公路（不需要預先注冊和規劃）很快速的從一個城市到達另一個城市，也可能因為事故導致的道路擁塞大大增加行駛的時間。因此汽車在高速公路上延時是不確定的。特別是汽車在某個時刻進入高速公路后，很難預先給出其途經每個中間節點（休息區，立交橋等標志性地點）的精確時間。
TSN網絡是可以看成高鐵網絡，每個分組可以看成一輛高鐵列車。每列高鐵的運行必須根據預先規劃好的高鐵運行圖進行。每個高鐵列車從始發站發出，途徑每個中途站點以及到達目的車站的時間都是確定的，可以有一個確定的預期。更進一步看，高鐵到達中間車站時，什么時候進展，什么時候出站，以及進展后在哪個站臺?？慷加蓄A先的規劃。因此搭乘高鐵出行的時間是確定的，可以預期的。
二、TSN核心交換機制
802.1TSN任務組成立后，針對確定性交換的目標，在時間同步，延時保證，交換可靠性以及網絡管理方面研究了多種算法和協議機制。這些協議機制或者作為標準修訂融入802.1Q標準，或者作為獨立的標準存在（如802.1CB）。
（1）核心TSN交換算法和協議機制
核心的TSN交換算法和協議機制，以及與高鐵網絡相關機制的類比如下表所示。
此外，針對用戶如何應用上述機制，實現滿足自己特定需求的TSN網絡，TSN工作組還定義了循環隊列轉發（CQF：Cyclic Queuing and Forwarding）模型。根據該模型用戶可以方便的配置TSN交換機，實現延時確定的TSN網絡。目前CQF已經作為IEEE 802.1Qch規范融入802.1Q-2018標準中。
我們將在后續文章中，進一步介紹上述標準的工作原理和基于FAST流水線的實現方法。
三、基于FAST的TSN實現：機遇與挑戰
TSN交換設備在實現上具有標準發展迅速和應用場景多樣化兩個特點。
（1）標準發展迅速
例如IEEE 802.1Q規范是指導以太網交換芯片實現的核心標準，但近年來TSN標準發展迅速，上文提到的802.1Qbv/bu/ci/cc等TSN核心交換機制均作為802.1Q-2014標準的修訂添加到802.1Q-2018標準中，。從802.1TSN的官方網站可以發現，目前TSN工作組還有很多項目是對802.1Q-2018的標準進行繼續進行繼續修訂和擴充。
（2）TSN應用場景差異大
目前除了典型的工業互聯網應用場景外，5G前傳（fronthaul）網絡，高鐵車輛網絡、汽車車載網絡、飛行器內部網絡甚至是空間衛星網絡都在考慮使用TSN交換機制，這些網絡在同步精度，傳輸帶寬，交換延時，故障冗余，設備功耗等方面都有不同的要求，即使已經有部分芯片標稱支持TSN，例如2017年博通推出的BCM56370芯片，但也難以滿足不同應用場景的需求。因此
預計TSN標準快速發展變化的時間還會持續3-5年，這個期間內，基于FPGA（而不是TSN ASIC芯片）的TSN交換實現無疑是最佳選擇，不但可以支持標準的快速擴展更新，而且可以針對具體的應用場景進行定制化設計。基于FPGA的TSN交換也必須突破亞微妙級時間同步，時間控制的復雜隊列管理調度，開放的編程API等設計難題。
由于FAST具有可擴展硬件流水線、FPGA/CPU協同處理以及開源開放等核心特征，基于FAST平臺的TSN交換實現不但給FAST的發展帶來了新的機遇，也給當前TSN交換設備實現帶來新的途徑。
