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智能网联汽车正成为高度互联的移动数据中心，以太网成为车内通信主干，但传统以太网的串行传输和尽力传输（Best Effort） 机制，无法保证数据传输时延、抖动的确定性，难以满足自动驾驶、高分辨率音视频传输对时间敏感的控制要求。

为解决以太网同步稳定传输问题，车载以太网引入AVB（音视频桥接）/TSN（时间敏感网络） 技术，二者是一脉相承的技术体系，TSN 在 AVB 基础上完成功能扩充，核心定位在 OSI 模型第二层数据链路层，新增时钟同步、延迟控制、资源管理、可靠性等标准，让以太网具备确定性传输能力。

图片来源:IEEE 802.1 TSN – An Introduction 

AVB/TSN 技术发展关键阶段

1. AVB 技术引入：2005 年 IEEE 802.1 工作组成立 AVB 任务组，制定以太网架构下音视频传输协议集，解决实时性、低延时和流量整形问题；2009 年 AVnu 联盟成立，推动 AVB 市场化和设备互操作性。

2. AVB 向 TSN 扩展：2012 年 AVB 任务组更名为 TSN 任务组，应用场景从音视频领域拓展至工业自动化、车载网络等，实现以太网确定性性能升级。

3. TSN 标准完善：IEEE 制定了时间同步、数据流调度、网络配置等一系列标准，形成完整的 TSN 技术体系，可支撑各类时间敏感型应用需求。

图片来源:

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TSN 由 AVB 演变扩展而来，二者协议框架存在差异，开发者可根据需求选择不同标准组建网络。以下为核心协议分类及关键内容介绍：

2.1 传输协议：IEEE 1722（AVTP）

IEEE 1722 也叫音视频传输协议（AVTP），属于链路层传输协议，核心作用是将音视频数据封装为适配链路层传输的格式，分为两个版本：

• 2011 版本：仅支持音视频（AV）流传输；

• 2016 版本：同时支持 AV 流和控制数据传输。

该协议核心概念为呈现时间（Presentation Time）：让不同网络位置的接收设备缓存数据，直至所有设备均接收到数据并到达预设呈现时间，实现音视频同步播放，解决多设备播放不同步问题。

2.2 时间同步协议：IEEE 802.1AS（gPTP）

呈现时间的实现依赖统一时间基准，因此引入通用精确时间协议（gPTP），该协议以 IEEE 1588（PTP）为基础优化简化，定义在数据链路层 MAC 子层，减少协议栈缓存延时不确定性，7 跳内网络节点同步精度可达 500ns（100ppm 晶振）。

核心机制

1、主时钟（Grandmaster，GM）：作为全网时间参考源，汽车行业中一般为静态配置（通用场景由 BMCA 算法动态选举），其他节点需与 GM 时钟对齐。

2、同步关键路径：主时钟同步信息的分发、点对点链路传播延迟的测量。

3、5 类核心报文：

• Sync（同步报文）：事件型，发送主时钟时间信息，收发端记录时间戳用于时钟频率和传输延迟计算；

• Follow_Up（跟随报文）：通用型，补充 Sync 报文，提供更精确的主时钟时间；

• Pdelay_Req（对等延迟请求报文）：事件型，请求从设备返回响应报文，测量链路传输延迟；

• Pdelay_Resp（对等延迟响应报文）：事件型，携带 Pdelay_Req 接收时间戳，用于延迟计算；

• Pdelay_Resp_Follow_Up（对等延迟响应跟随报文）：通用型，补充 Pdelay_Resp 的发送时间戳，完成延迟测量。

测量对等延迟时间(即GM->Slave延迟，假想GM与Slave间隔5公里的延迟)

2.3 QoS 相关协议

QoS（服务质量）通过技术手段控制数据传输优先级，保障关键数据的带宽、延迟、丢包率等指标，核心流程为：帧接收→过滤监管→流量整形→队列管理→传输选择→帧发送，以下为车载场景核心标准：

1. 802.1Qav-2009：提出基于信用的整形方法（CBS），按优先级将数据分为时间敏感流和普通流，为不同队列分配信用值，通过信用值的动态变化控制数据传输速率。

2. 802.1Qbv-2015：即时间感知整形器（TAS），在网桥 / 终端设备的每个队列增加门控，通过门控列表控制门的开关（开 = o / 关 = C），实现关键帧的定时精准发送。

3. 802.1Qbu-2016+802.3br-2016：协同实现帧抢占机制，802.3br 定义快速 MAC（eMAC）和可抢占 MAC（pMAC），802.1Qbu 基于此实现：非关键帧（pMAC）传输时，若关键帧（eMAC）到达，可中断非关键帧传输，优先发送关键帧，完成后继续传输非关键帧，降低关键帧延迟。

4. 802.1Qch-2017：提出循环队列转发（CQF），将时间片分为均等的奇偶间隔，偶间隔接收报文、奇间隔发送报文，大幅降低传输延迟的抖动。

2.4 安全相关协议：IEEE 802.1Qci

该协议核心为流过滤和监管机制（PSFP），可防止带宽违规、设备故障和网络攻击（如 DDoS），通过三大功能实现流量管控：

1. Stream Filter（流过滤）：根据流 ID 和优先级，为不同帧分配对应的过滤、监管策略；

2. Stream Gate（流门控）：通过门控时间调度表，对数据流进行定时管控；

3. Flow Meter（流计量）：实时监控数据流流量，当流量突增可能影响其他流时，对流量进行整形恢复。

AVB 与 TSN 核心协议框架对比

TSN 凭借低延时、高同步、高可靠、高带宽的特性，成为车载以太网的核心技术，广泛应用于多媒体、车辆控制、数据诊断等场景：

3.1 多媒体传输

是 AVB/TSN 最直观的应用场景，满足车载信息娱乐系统对带宽和实时性的高要求：

1. 音视频同步：基于 802.1AS 实现微秒级时间同步，消除音视频播放延迟，提升沉浸式体验；

2. 高带宽传输：稳定支持 100Mbps 传输速率，远高于传统 CAN 总线的 1Mbps，可同时传输多路高清视频流；

3. 低延迟低丢包：通过 802.1Qav 的 FQTSS 机制保障时间敏感流优先传输，端到端传输延迟可降至 2 微秒以下。

3.2 车辆控制与安全

为 ADAS（高级辅助驾驶系统）和自动驾驶提供核心通信支撑：雷达、摄像头、激光雷达等传感器产生的海量数据，可通过 TSN 实现高带宽、低延迟、高可靠的实时传输，确保控制指令和环境感知数据的快速、准确交互，大幅提升驾驶安全性。

3.3 数据诊断与车联网

1. 远程数据诊断：TSN 为车辆故障诊断数据提供稳定传输通道，实现远程实时诊断，提升车辆维护效率；

2. 车联网通信：作为车联网的通信基础，满足车与车、车与路、车与云端的低延迟、高可靠性数据交互需求。

来源：

https://hayppmuscle.blog.csdn.net/article/details/144064796?spm=1001.2014.3001.5502