面向车载通信的TSN网络原型——往昔、今朝、明日-电子发烧友网

汽车行业从“机械驱动”全面向“软件驱动”过渡，近十年来车载以太网、中央集中式架构、智能驾驶、软件定义汽车、AI定义汽车逐步成为行业主旋律。在这场技术进化中，Time-Sensitive Networking（TSN）不再是实验室里的前沿名词，但TSN（时间敏感网络）是否会成为新一代车载通信架构的基础设施？

作为一家 “分布式系统网络设计与测试”的工程咨询服务型公司，北汇信息站在了这场变革的交汇点上。本文基于多个已交付的“TSN网络原型系统”项目经验，分享我们对“TSN技术”这项底层技术能力的“求”与“解”，希望助力客户完成从架构设想到量产路径的关键跃迁。

往昔：来自客户的Top 5问题

任务技术本身是为了解决一定问题而产生的，如果技术无应用场景，好比无源之水，最终结局是枯竭，来自客户的高频与直击灵魂的问题Top 5。

Q1：什么是TSN技术，能解决什么问题？

Q2：TSN技术的车载应用场景是什么？

Q3：如何判断当前系统是否需要TSN技术？

Q4：如何判断何时需要TSN技术？

Q5：网络带宽换代升级后，我们是否还需要TSN技术？

今朝：从 “CAN总线”到“以太网+TSN”，网络架构的演化推动业务革新

过去，车载通信依赖CAN、LIN、FlexRay等传统总线，各系统之间相对孤立，数据传输带宽有限，网络时延不敏感。如今，随着自动驾驶等级的提升、车载传感器数量激增、OTA需求常态化、中央集中式架构成为硬件架构主流，汽车行业电子控制器内的软件功能，已逐渐演变成“你中有我，我中有你”的系统部署状态。因部份功能与行车安全强相关，中央集中式架构的分布式实时系统特性越发明显。

TSN技术的引入，是否能让以太网成为车载通信的主干，让以太网真正具备“确定性”的传输能力，填补原先通信体系的可靠性短板？

我们推出了 “TSN原型系统构建”工程咨询服务，初衷是为了协助OEM回答这些问题，如今有了阶段性的”解“。

ANS1：TSN技术是以太网应用技术，解决以太网通信的“确定性"数据传输的核心问题，同时提供基于网络的时间同步方法及网络链路冗余实现，使以太网可以满足分布式实时系统通信要求。以太网技术及确定性、时间同步、链路冗余等为其关键字。

ANS 2：业务初期，北汇信息与客户一起在找寻哪些车载功能或场景必须使用TSN技术，或对TSN技术有强依赖的需求；一段时间无果后，我们回到了最初的TSN技术定位上，解决分布式实时系统的通信要求。车载为典型的分布式实时系统，其三个核心问题可以总结为“统一的系统时钟”、“系统可靠性”、“网络传输的QoS需求”，因此，TSN技术正是为了解决分布式系统核心问题的网络技术手段，不是针对某一个具体的车载功能。

TSN是车载分布式实时系统设计实现的一种网络技术手段，非针对具体的车载某个功能。

ANS 3：如果车载电子系统有时间同步需求，即多传感器融合需求，我们需要TSN协议族中的AS协议，如果除时间同步系统需求之外，对系统间的以太网数据传输有比较高的可用性要求，且对网络时间延迟比较敏感，我们就需要其它TSN技术的配合使用。反之，以太网上无时间敏感数据传输，不需要TSN技术。驾驶员控制的车辆，如果以太网网络断开，不影响行驶功能或产生行驶安全风险，系统不需要TSN技术。

ANS 4：从汽车行业电子系统发展来看，当前的中央集中式架构已成为主流，但功能的系统部署还是按域架构设计与实现，传感器、执行器与处理器的连接方式，还是按功能域而非物理区域部署；顶级的建筑框架，内部的建筑风格还未改变。

ANS 5：以太网传输的延迟“不确定性”是个概率问题，如果“低概率”网络延迟真的发生时，对系统无影响或结果可接受，不需要TSN技术；但“概率”问题又如何评价？再宽的城市道路，也需要红绿灯；再好的高速公路，也需要车道引导线与应急车道。