近年來，在工(gōng)業互聯網和高端裝備制造領域，以太網代替傳統控制總線已成爲一(yī)個重要發展趨勢。特别是随着802.1 TSN（時間敏感網絡）标準逐漸完善，如何有效利用TSN網絡爲應用提供确定性和高可靠的數據交換也逐漸成爲學術界研究的新熱點。 一(yī)、OpenTSN研制的背景和目标      當前TSN關鍵技術研究受限于實驗環境搭建。主要原因是辦公環境和實驗室現有的以太網不支持TSN規範，而市場上采購的TSN交換設備也難以像SDN交換機一(yī)樣爲研究提供開(kāi)放(fàng)的編程接口。因此TSN關鍵技術研究隻能通過軟件仿真方法進行，學術界和工(gōng)業界都迫切需要一(yī)個真實的、開(kāi)放(fàng)的、開(kāi)源的TSN實驗環境，爲TSN的确定性交換、可靠性保證、離(lí)線規劃調度和應用編程方法等機制的研究提供支撐。      OpenTSN是國防科技大(dà)學計算機學院FAST團隊基于FAST架構設計的TSN集成驗證環境，主要設計目标包括：      （1）基于FPGA實現支持802.1AS 、802.1Qbv，802.1Qch，802.1Qci等TSN核心功能的交換機原型；      （2）基于FPGA實現支持802.1AS 、802.1Qbv，802.1Qci等功能的TSN接口适配器，同時爲時間敏感應用提供編程接口；      （3）基于上述FPGA交換機和适配器原型，搭建TSN實驗網絡；      （4）實現TSN網絡CNC控制器原型，支持對TSN網絡的離(lí)線規劃和配置；      （5）實現支持802.1AS 、802.1Qci和802.1Qbv的TSN測試儀原型，支持TSN數據流、BestEffort背景流的發送、接收和性能統計；      （6）實現TSN網絡遠程遙測功能，可微觀觀測TSN網絡時間同步狀态，交換機内部隊列狀态等，爲TSN核心實現機制評估提供關鍵數據；      （7）實現TSN網絡與IP網絡的網關功能；      上述工(gōng)作中(zhōng)，FPGA平台基于成熟的Openbox-S4平台。平台無關的軟硬件代碼全部開(kāi)源，同時希望國内相關單位一(yī)起參與開(kāi)發。 二、OpenTSN環境組成      OpenTSN環境的組成如圖1所示。主要由9個Openbox-S4平台，4台Linux主機和1個網絡攝像頭組成。      其中(zhōng)6個Openbox-S4配置成4端口TSN交換機，并組成一(yī)個環形TSN網絡。另外(wài)3個Openbox-S4分(fēn)别實現TSN測試儀、流量分(fēn)析器和TSN網關功能。4個Linux終端分(fēn)别運行TSN網絡的CNC軟件，Insight軟件（TSN網絡内部狀态觀測分(fēn)析），TSN測試儀控制軟件和攝像頭視頻(pín)顯示軟件。      TSN測試儀參與TSN網絡的時間同步，同時模拟三個TSN接口适配器，由測試儀控制器上的軟件模拟産生(shēng)TSN流量的應用。TSN測試儀同時接收TSN流量，對TSN流量交換的延時進行分(fēn)析。      每個交換機的3号口爲TAP口，會将進出的流量打上時間戳送流量分(fēn)析器。流量分(fēn)析器對流量進行過濾處理後，送給TSN-Insight進行統計分(fēn)析。每個TSN交換機内嵌Beacon機制，固定時間（如每1ms）将交換機内部的各種狀态（同步，隊列，計數器等）發送給Insihgt軟件進行分(fēn)析和顯示。      基于課題組在FAST基礎架構（FAST流水線，FAST軟件驅動、FAST編程庫），Openbox-S4平台（基于Zynq FPGA平台的FPGA OS），FAST-ANT測試儀（用戶可編程的網絡測試儀），1588/PTP時間同步，CQF轉發模型和TSN-Insight等方面的前期積累，目前OpenTSN環境的主要功能已經可以運行，實驗環境如圖2所示。      關于FAST開(kāi)源項目體(tǐ)系結構，Openbox-S4平台，OpenTSN交換機實現原理和FAST-ANT測試儀等信息，可以關注“FAST開(kāi)源社區”公衆号通過曆史文章中(zhōng)獲取。      OpenTSN代碼已經由碼雲（gitee）進行托管。OpenTSN代碼的組織與共享方式、初步的運行測試結果等信息将在後續文章中(zhōng)介紹。