在办公室、家庭和广域连接中，以太网和IP网络已经得到人们的普遍认同，但在工厂车间它们并没有取得同样的成功。

有些工厂和制造机器需要延迟性保障，例如计算机数字控制设备。数据包必须按照严格的时间表传送，毫秒级的延迟都不可接受。因此，企业和工厂车间并没有采用相同的以太网或IP网络。

以太网采用基于竞争的接入方法，无法保证延迟多长时间才能访问网络。同样地，IP数据包在发送时并没有任何交付保证。而且，TCP层只会确保消息最终到达，但并不确保它花费的时间或者数据包按顺序到达。

对于大多数企业网络应用，虚拟LAN（VLAN）优先级和服务质量保证可确保足够的性能，但它们仍无法满足工厂的要求。其他应用程序也有类似的要求。不过，最新IEEE标准系列提供了方法来连接企业和工业控制网络，使这两种类型的流量可在同一网络传送。

什么是时间敏感型网络，它的工作原理是什么？

IEEE最初旨在支持音频和视频工作室。他们采用专用模拟网络来提供极高质量声音和视频所需的恒定延迟。每个连接都需要单独的电缆，这导致非常混乱。如果可用一根以太网电缆替代这种混乱局面，这会很有吸引力。

虽然这项工作开始关注的是音频和视频需求，但他们很快发现工厂车间和其他应用程序有着相同的需求。随后他们扩大工作范围，试图制定一套更广泛适用的协议。

在2012年，IEEE 802.1音频视频桥接工作组更名为时间敏感网络工作组组。 该IEEE工作组开发了一系列标准，使时间敏感的流量能够满足严格的延迟要求，同时仍允许企业流量共享同一网络。

这些标准定义了时间敏感流量和非时间敏感型企业流量之间的时间划分方式，其中VLAN优先级用于区分流量类型，这里共有8种不同VLAN优先级，每个端到端数据包流都会被分配到一个优先级，通常所有时间敏感的流量都被分配到最高优先级。

时间敏感网络标准

IEEE 802.1Qbv明确了如何将时间划分为固定长度的重复周期，每个VLAN优先级被分配给每个周期内的时隙。同时，包含时间敏感流量的VLAN将分配到一个插槽，而低优先级、非时间敏感流量则分配到其他插槽。每个VLAN优先级可分配到单个时隙，或者多个优先级分组到相同时隙。

每个周期的长度必须配置为满足应用程序延迟要求。也就是说，分配给时间敏感数据的VLAN优先级的时隙必须经常重复，以满足应用程序要求。

对于严格的流量分离，所有包含时间敏感流量的交换机和终端节点都要包含同步时钟。只有当网络中所有元素都保持一致，数据包才能准时传送。IEEE 802.1AS则规定了如何建立和维护这种同步。

我们必须仔细配置时间敏感数据包流，并配置每个节点的缓冲区数量，因为传统网络中的数据包丢失通常是由于交换机或接收节点用完缓冲区导致。对于配置的缓冲区数量，数据包不能太快发送。IEEE定义的数据包整形算法确定了连续输出数据包间的间隔。

另外，还应配置最大分组长度，以及每个端到端流的网络路径。这里的结果将是，非时间敏感交换机或终端节点将用完缓冲区，数据包不会在交换机队列中备份，并且由于路由不同，它们不会无序到达。

在较低优先级时隙结束时，防护频带防可止较低优先级数据包干扰为较高优先级业务分配的时隙。在防护频带期间不能传输。在防护频带前开始的长数据包将被切割成两个数据包片段，第二个数据包片段在时间敏感时隙结束后发送。

加快时间敏感技术

IEEE时间敏感网络标准现在的应用已经超出原来的范畴。例如，电力发电和配电目前依靠复杂的控制网络，用以太网取代现有技术将是很有前景的解决方案。

汽车行业正在部署时间敏感技术来取代车辆中的各种电缆。例如，发动机定时和安全功能（例如车道偏离警告）等功能需要严格限制延迟，但信息娱乐和导航则不需要。在相同以太网电缆结合这些流量可减少多条电缆的麻烦，也可减少安装电缆所需的劳动力。

目前IEEE工作组正在扩展时间敏感网络标准到无线网络。如果当前的应用证明是成功的，则其他应用也将从这项技术中受益。