来源：TSNLAB 微信公众号

TSN的端到端应用到底需不需要专用的TSN端侧设备？现有的端设备要升级成所谓的TSN端需要软件升级 or 软件+硬件升级？

这是本文试图回答的问题。

从技术的角度，TSN分为有界时延、资源管理、高可靠性、时间同步四大部分（相关细节如不清楚，请读者查阅其它文章）。先捏后三个软柿子：

资源管理：如果使用纯分布式架构，则端侧需要通过资源预留协议（MSRP或RAP）与TSN网络设备进行信息交互，完成资源预留的过程；如果使用分布式用户、集中式网络架构，则端侧也需要通过资源预留协议或其它方式完成与网络的信息交互。所以对于这两种情况，端侧需要软件升级。如果使用纯集中式架构，则端侧不需要额外的工作。

高可靠性：涉及端设备的一个是多发选收（FRER），如果复制点需要在端上，则需要硬件+软件支持，不过这种情况下，这个端是bridged end-station，即包含多个网络接口的、带有桥接功能的端。另一个是基于流的过滤和策略（PSFP），这里指端侧根据网络的反馈，在报文的特定字段携带特定信息，当然这不是必需的能力。综上，可以简单理解为，端侧没有必需的升级要求。

时间同步：首先看应用场景有没有精准时间同步的需求。如果有，一般来讲软件升级即可（如Linux支持标准PTP），而硬件仅会影响时间同步的效果。不排除有时间同步的实现方案设计成硬件依赖的模式。

最后，我们来讲有界时延。既然是“时间敏感网络”，保障端到端有界时延肯定是核心。这里的端到端，指从发送端设备的网络接口发出，到抵达接收端设备的网络接口。当TSN网络设备使用CBS、ATS等调度方案时，对端侧的发送行为没有额外的要求。换言之，网络需要了解端侧的行为（资源管理的部分），但不需要端侧去定制自己的行为。仅当TSN网络设备上使用基于时间门控（Qbv）的调度方案时（CQF也属于时间门控调度方案），对端侧的发送行为的协同会有一定额外的要求。这个要求也不是必需的，只是如果端侧无法协同，则端到端时延上界无法达到最佳效果。

展开来讲，如果网络和端侧间有精准时间同步，且网络了解端侧发送关键报文的周期和相位，就可以精准地设计门控，在关键报文抵达时，把其它非关键报文队列关闭，防止对关键报文排队调度造成干扰。由于我们这篇文章讲的是端，那我们看看这时端需要做什么。我们这里假设端设备同时存在实时应用和非实时应用。看下图：

1. 如果端侧没有实时内核（在系统调度里实时应用无法抢占非实时应用），则实时应用的发包抖动可能是ms级别的。也就是说，即使有us级甚至ns级的时间同步，应用想在1点1分1.000000秒发送报文，结果实际报文发出网口的时间会有ms级别的抖动。这对于ms级的TSN门控就会有非常大的影响，而us级的TSN门控则几乎不可行。

2. 如果端侧有实时内核，实时应用可以抢占非实时应用，则实际发包的抖动可能有几十到几百us，比前一种情况好得多。

3. 如果硬件（比如网卡）有队列能力（可以类比成单队列Qbv来理解），按照精准时间同步的时间，开门发送报文，这时实际发包的抖动就可以达到近似于时间同步的精度，即ns级。

4. 如果硬件支持多队列，则虽然发包抖动的精度相比于情况3不会再提高，但可以实现多种业务的灵活调度。

综上所述，如果对端侧发送报文的时间精度有ns或个位数us级别的要求，则这时需使用的TSN端对硬件有要求。