以資料封包技術進行跨橋接網路通訊已成為一項全球標準。如今，它廣泛應用於各種不同規模和複雜性各異的系統中，例如伺服器和飛機、小型遙控設備、遠端感測器以及許多物聯網(IoT)應用。
由於乙太網與實體層脫鉤的特性，所以可透過不同的物理介質對乙太網訊框(frame)或IP資料封包進行透明傳輸。因此，透過不同網路類型進行連接的設備彼此之間可以無縫通訊。例如，使用蜂窩連接的手機和使用INICnet(ISO21806)網路的車載控制單元(透過汽車遠端資訊處理單元或閘道)進行通訊，而IP資料封包可從發送端路由到接收端。
原則上可行，但是在傳輸時間、延遲時間、抖動和丟包方面，情況如何呢？遺憾的是，原始乙太網存在不確定性；也就是說，它無法控制允許設備發送資料的時間和資料量，也無法控制資料封包的傳輸路徑。兩個設備之間的傳輸時間總是不一樣，並且在網路擁塞時可能會發生丟包情況。對於必須確保低延遲和資訊傳遞的關鍵型應用，這樣的特性是無法接受的。
專屬的匯流排和網路技術具有低延遲和確定性，但只能成為一種特定的解決方案。市場趨勢則朝向不依賴任何特定製造商的標準化開放技術。更別談標準技術既不需要特殊的專業知識，也無需採購複雜且昂貴的閘道器。
克服乙太網弱點 AVB/TSN應運而生
因此，業界多年來一直在研究乙太網的弱點。隨著時間的推移，市場上出現了各種用來改善乙太網即時特性的解決方案，其中包括AVB/TSN。
IEEE工作組於2008年開始制訂音視訊橋接(AVB)技術(圖1)。當時的目標是為了改善透過乙太網進行時間關鍵型音訊和視訊資料傳輸的特性。AVB這個標準不僅包含IEEE 802.1BA標準，還包含以下標準：
圖1 AVB系統通常可實現這些要素的不同子集
該標準於2011年完成定稿並發布，最初用於各種多媒體應用，後來用於工業領域，專門用來傳輸時間關鍵型命令或感測器資料。隨著AVB技術在非多媒體領域的應用逐漸引起更多關注，IEEE成立了一個名為「時間敏感網路(TSN)」的新工作組。TSN工作組採用了AVB工作組的標準，並在專業音訊視訊、工業、汽車和航太等領域解決了更廣泛的應用問題。
在汽車領域，至今仍在沿用最初的AVB標準，但在某些情況下已開始使用TSN工作組的修訂版。本文主要討論AVB標準，此標準可視為等同於TSN標準。
使用gPTP進行時間同步
通用精密時間協定(gPTP-IEEE 802.1AS)是所有支援AVB的系統的共同基礎。其用途類似於電腦領域中廣為人知的網路時間協定(NTP)。NTP確保電腦時鐘在本地網路中與參考時間同步，在最佳應用條件下可達到毫秒級精度。該精度可以完全滿足電腦和伺服器的需求，但對於同步或時間關鍵型應用來說則太不精確。
PTP可確保乙太網設備中具有更加精確的時基，通常可達微秒級甚至奈秒級。實質上，gPTP包括兩種機制：基準時間分發和傳輸時間計算。
時間從一個或多個時間基準節點(根據IEEE標準為gPTP主機)分發到一個或多個用戶端(根據IEEE標準為gPTP從機)。類似於IEEE 1588的兩步過程，gPTP總是連續發送兩個訊框，分別是Sync和Sync Follow-Up。用戶端使用其中包含的時間戳記將其本地時鐘重置為基準時間，以確保網路中的所有設備都使用完全相同的時基(圖2)。
圖2 gPTP基準與gPTP用戶端之間的互動
但是，只有將整個網路所需的傳輸時間也考慮在內，才能確保很準確的時基。要實現這一點，應在直接相鄰的節點之間始終成對執行對等延遲測量。這樣，每個節點所測傳輸時間的總和會產生對等延遲值，繼而可根據該值校正gPTP時間。
音視訊傳輸協定是透過乙太網AVB技術傳輸音訊/視訊資料以及時間關鍵型資料的標準傳輸協定。它是一種用於透過MAC位址存取設備的簡易ISO/OSI Layer2協議。因此，這種方式無需整合全部的IP協議堆疊，有助於盡可能減小專案和設計的規模、成本和複雜性。
RTP和RTCP(IETF RFC 3550)均為基於IP的網路通訊協定，適用於透過乙太網傳輸音訊和視訊資料。這些協議多年來已廣泛用於各種工業級和消費性設備，包括視訊監控攝像頭和對講設備。IEEE 1733是RTP/RTCP的改編版本，適用於透過AVB進行同步傳輸，因此可作為基於IP的解決方案替代IEEE 1722。
全乙太網汽車指日可待(2)