对于许多新兴服务和应用来说，网络中的低延迟尤为重要，例如无人机、工业自动化以及自动驾驶汽车等等。目前国际标准组织正在开发新技术，以满足这些确定性应用的要求。
 
IEEE 802.1 正致力于在其时间敏感网络 (TSN) 任务组中支持确定性以太网服务。3GPP 致力于提供确定性 5G，以支持超可靠和低延迟通信 (URLLC) 的使用场景。IETF 正致力于在确定性网络 (DetNet) 和RAW工作组中通过 IP 路由器和无线网络提供确定性服务。
 
ASP站长网确定性网络在每个确定性流的基础上提供确定的延迟。每个确定性流的数据流量在确定的有界延迟和低延迟变化约束内传输。确定性网络旨在为所有允许的确定性流实现零数据丢失，可能会拒绝或降低某些流的优先级以确保高优先级流的传输。确定性网络支持广泛的应用，每个应用都可以有不同的QoS要求。
 
在传统网络中，实现更低的延迟意味着要丢弃更多的数据包(或需要大量的过度配置)。在确定性服务的情况下，目标是解决长尾问题，提供有界延迟，参见图1。
 
 
 
图1：传统服务与确定性服务
 
IEEE 802.1 时延敏感网络 (TSN)
标准化
IEEE 802.1 工作组 (WG) 侧重于以下领域的标准和实践：(1) 802 LAN/MAN 架构，(2) 802 LAN、MAN 和其他WAN之间的互联互通，(3) 802 Security，(4) 802 整体网络管理，以及 MAC 和 LLC 层之上的协议层。
 
IEEE 802.1工作组的时间敏感网络 (TSN) 任务组 (TG) 负责 IEEE 802 网络的确定性服务，包括：
 
保证数据包传输
低丢包率
有界低延迟
低数据包延迟变化
TSN任务组从音频视频桥接 (AVB)任务组演变而来。
 
TSN 标准和项目分为三组：
 
1) 基础技术(例如 802.1CB、802.1Qbv 等)
 
2) 配置(如802.1Qcp、802.1Qcc等)
 
3) 配置文件(例如，802.1BA、802.1CM、IEC/IEEE 60802 等)
 
 
 
图2：IEEE 802.1 TSN 组件
 
TSN 功能
IEEE 802.1 将 TSN 流定义为从 Talker 到一个或多个 Listeners 的单向数据流。在网桥的转发过程中，QoS 功能被应用于 TSN 流的帧，例如过滤和管制、整形和队列。
 
IEEE 802.1 TSN TG 定义了广泛的 TSN 功能。本文仅对部分功能进行讨论。TSN 的主要媒介是 IEEE 802.3 以太网。涉及无线的工作也在进行中，例如 3GPP 中的 5G – TSN 集成工作。
 
流量调度Scheduled Traffic (802.1Qbv) 减少了已知时间帧的延迟变化。这是通过基于时间的控制和网桥队列编程实现的。每个队列都配备了time-gates(time-gated queues)，只有在“门”打开时才能为队列服务。门开/关状态根据周期性重复的时间表改变。该功能需要端到端的时间同步。
 
帧抢占Frame Preemption(802.3br 和 802.1Qbu)使所谓的快速帧(即关键流量)能够暂停可抢占帧(即非关键流量)的传输。因此，快速流量的延迟变化减少了，并且增加了可抢占流量的可用带宽。帧抢占是一个链接本地每跳功能，也就是说不是多跳。
 
Per-Stream过滤和管制Per-Stream Filtering and Policing (802.1Qci) 提供保护，防止流量违反其带宽分配、故障、参与攻击等。过滤和管制决策可以在每个流、每个优先级等基础上进行。
 
异步流量整形 Asynchronous Traffic Shaping (ATS) (802.1Qcr) 提供零拥塞损失，不需要时间同步。ATS 功能的本质是通过在每一跳重新整形来平滑流量模式，以便紧急流量优先于不太紧急或弹性的流量。ATS 使用严格的优先级队列。
 
Frame Replication and Elimination for Reliability (FRER) (802.1CB) 旨在避免由于设备故障导致的帧丢失。它是每帧 1+1(或 1+n)冗余功能。不需要故障检测或切换机制。FRER 在两个(或更多)最大不相交的路径上发送帧，然后组合流并删除额外的帧。
 
Explicit Trees by IS-IS Path Control & Reservation(802.1Qca，RFC 7813)增加了非最短路径或显式路径转发，提供了超越最短路径树 (SPT) 的 IS-IS 控制。协议没有改变，只定义了几个新的子 TLV，并尽可能重用现有的子 TLV。该概念是一种混合软件定义网络 (SDN) 方法，其中 IS-IS 提供基本功能，例如拓扑发现和默认路径，一个或多个控制器控制显式树。
 
流预留协议Stream Reservation Protocol(SRP) 增强和性能改进 (802.1Qcc)：提供时间敏感网络 (TSN) 配置相关属性。802.1Qcc 描述了 TSN 用户和网络配置的三种模型(完全分布式、集中式网络/分布式用户和完全集中式模型)。每个模型规范都定义了网络中不同实体之间的用户/网络配置信息的逻辑流。
 
TSN 的未来展望
TSN 标准化仍在进行中。IEC/IEEE 60802 TSN 工业自动化规范是 IEC SC65C/WG18 和 IEEE 802 的联合项目。这项联合工作将提供一个双重标志标准，既是国际电工委员会 (IEC) 也是 IEEE 标准。
 
OPC UA建立在 TSN、DetNet 和 5G 之上。与TSN相关的多个OPC UA工作项正在进行中。其中之一是FLC(Field Level Communications)工作组，主要基于 IEC/IEEE 60802 规范以及相关评定规范。
 
3GPP 支持确定性传输 (URLLC)
标准化
5G的三大应用场景包括增强移动宽带(eMMB)、海量机器通信(mMTC)和超高可靠低时延通信(uRLLC)。其中URLLC让5G 成为支持无线确定性和时间敏感通信应用的最佳候选人。
 
5G R15引入了多项功能，消息传输的单向延迟低至 1 毫秒，可靠性高达 99.999%。R16则添加了更多 URLLC 功能，以支持低至 0.5 毫秒的单向延迟和高达 99.9999% 的可靠性。
 
URLLC 功能
R15研究之初即成立工作项目，来研究子载波间隔、灵活帧结构以及短时隙调度等时延降低技术。截至R16，3GPP先后完成了URLLC用例的性能评估工作、物理层各信道的增强以及URLLC与eMBB上行复用等技术的研究及标准化，但仍然有很多优化工作预计留至R17来研究。
 
5G 定义了强大的传输模式，以提高适用于数据和控制无线电信道的可靠性。多天线传输、多载波的使用以及独立无线电链路上的数据包复制都进一步提高了可靠性。
 
时间同步已嵌入到蜂窝无线电系统中，作为其运行的重要组成部分。设备由基站进行时间校准，以补偿它们不同的传播延迟。无线网络组件本身也是时间同步的。这是为时间关键应用程序提供同步的良好基础。
 
除了5G RAN功能，5G系统还为以太网组网和URLLC提供核心网(CN)解决方案。5G CN 支持本地以太网协议数据单元 (PDU) 会话。对于5G系统层面的用户面冗余，5G支持通过包括RAN、CN和传输网在内的5G系统建立冗余用户面路径。通过在终端设备中使用具有 RAN 双连接功能的单个用户设备 (UE) 或通过在终端设备中使用多个 UE，实现冗余路径。此外，5G还可以提供虚拟网络 (5G-VN) 和 LAN 组，将资源分配给特定组的成员。