上世紀 70 年代晚期，以太網之父在施樂帕洛阿爾托研究中心 (PARC) 制作出以太網的雛形 (3Mb/s)。當時他們的研究重點是連接功能，對網絡時延或吞吐量關注不多。當時的網絡節點是工作站上的工作人員和激光打印機，沒人關心數據包在傳輸過程中是否相互干擾，是否會在抵達目的地前被多次重復發送。在網絡中，長短數據包混合傳輸會給短數據包造成長時延，因為它們需要等待長數據包通過。這個過程就像汽車要在公路的鐵路道口等待列車通過，才能穿過道口。

快進到今天，以太網速度與過去相比已有天淵之別。更快的速度能大幅度提升容量，但對降低時延或優化帶寬而言意義不大。在重負載情況下，掉線和再發送數據包仍然是常事。意識到這種情況會限制以太網在要求高精確度與確定性時序應用上的效用，負責以太網規格的 IEEE 802 委員會制定了一套總體上被稱為“時間敏感網絡 (TSN)”的子標準，便于各類網絡流量共享公共鏈路。

但要把 TSN 變為現實，是一個無比艱巨的技術難題。在傳統以太網中，一旦某一節點開始發送數據包“A”，那么它必須在發送完成后才能開始發送另一個數據包。但如果隊列頭突然遭遇延遲，導致數據包“B”錯過截止發送時限，會發生什么情況呢？發送方要么必須等待第一個數據包發送完畢，要么中止發送，轉而發送數據包“B”，然后再從頭完整地重新發送數據包“A”，犧牲帶寬來最大限度降低時延。在具備 TSN 功能的網絡中，發送節點可以在中途暫停發送數據包“A”，先發送完數據包“B”，然后從中斷點恢復發送數據包“A”。在相對速度較慢的網絡 (100Mb/s) 中，控制器有不到 82 微秒 (μs) 的時間評估排隊選項，然后做出決策。在千兆位速度下，這個時間甚至縮短到 8 微秒。

實現 TSN 需要將微處理器的決策制定功能與 FPGA 的專用電路相結合。意料之中的是，賽靈思一直與多年從事 TSN 工作的 AVnu 聯盟和工業互聯網聯盟這兩個組織緊密合作。在 2016 年德國紐倫堡工業自動化展會上，我們演示了運行在 TSN 頂層的 OPC UA、DDS 和 EtherCAT 等關鍵工業協議。在 2017 年，我們發布了我們 TSN 解決方案的基礎版本，名稱“朗朗上口”，叫“1G/100M TSN 子系統 LogiCORE IP”。它能與我們的 Zynq-7000 或 Zynq UltraScale+ MPSoC 器件配合使用，為多種應用提供單芯片解決方案。在本周的德國紐倫堡工業自動化展會上，我們將演示 Acutronic Robotics 的 MARA 協作機器人 (Cobot)。這類機器人嚴重依賴于實時運動控制來實現速度、精度和安全。基于賽靈思 Zynq 的 TSN 解決方案負責管理多軸機器人使用的基于以太網的確定性通信功能。

此外，其他早期使用客戶也已取得優異的技術成果，并且預計對他們的盈利狀況有所助益。

在我們的內部測試中，賽靈思 IP 核已經滿足我們部分最嚴格的要求。單純從性能角度來看，我們觀察到數據包延遲波動的峰峰值不超過 50 納秒。我們發現賽靈思 IP 核在較大范圍內符合 TSN 規格。鑒于 IP 核的靈活性，賽靈思能夠隨著標準的不斷成熟和新功能的加入升級 IP 核，這完美吻合我們的產品開發生命周期。

—— 通 用 電 氣

時間敏感網絡是極大受益于賽靈思自適應智能平臺的領域之一。計算任務要求很高，實時約束讓簡單的微處理器解決方案無力應對。快速演進的標準讓定制 ASIC 解決方案復雜化。這些應用是我們的架構師和設計人員在設計這些產品時設想的應用類型。我們非常欣喜地看到我們的客戶認識到我們解決方案的價值。我們將和他們一起克服尚待解決的更艱巨的挑戰。