TSN 协议族围绕时间同步、低延迟、可靠性（安全性）、资源管理四个角度解决时间相关的问题。TSN 基于高精度 时间同步协议（PTP），在网络设备之间创建和分发一个时间计划表，将计划内的帧优先传输，主要是通过时间感知 整形（流量调度）、抢占帧、预留带宽、多链路冗余帧等多种机制完成，并产生了不同的协议种类。
时间敏感网络使用需求促进着其技术的飞速发展，IEEE 802.1 工作组下的 TSN 任务组以及其他组织在不断推进着 有关草案和标准的制定与发布。
IEEE 802.1AS 标准是 IEEE std 1588 精准时间协议（precision time protocol，PTP）的特定配置文件， 定义了广义精准时间协议（generalized PTP，gPTP），并拥有更简洁易操作的选项和功能。IEEE 802.1AS 通过在 gPTP 域的时间感知系统之间传递相关时间事件消息来完成网络设备间的同步。gPTP 与 PTP 的同步机制类似，利用最佳主时钟算法（best master clock algorithm，BCMA）在网络中选择主时钟并建 立同步时钟树，然后利用对等路径时延测量机制计算主从时钟端口间的时间误差来进行同步。最新版本的 IEEE802.1AS 的无缝切换功能能够实现在主时钟出现问题的情况下能够快速切换到冗余时钟，达到无缝 切换冗余时钟的效果。
Qva 在网络复杂的时候很难解决延时等问题。Qva 是早期在 AVB 中被经常采用的协议，主要功能在于能 够实现在突发的很大量的数据出现时能够做平衡的处理，实现稳速输出音视频的数据，达到比较顺畅的播 放效果。但 Qva 在网络变的非常复杂的情况下会难以解决时间延时的问题。
Qch 的推出解决了 Qva 在复杂网络下对延时控制效果不佳的问题。IEEE 用 Qch 自行设定周期保证每一 跳之间最大的延时，随着网络复杂程度的增加，通过计算每一跳的最大延时就能计算出整个网络系统的最 大时延，保证了时延的确定性。但 Qch 也存在一定的问题，数据经过交换机的时候整帧数据没有发送完 成的时候会一直占用这个端口，发送完成后其他数据才允许发送，所以如果一帧数据通过交换机设定时间 过短的话很有可能会被网络本身设定的干扰帧干扰到，Qch 设定的发送周期可能不足，从而违背设计初衷。
Qbv 适用于周期性数据流的发送和控制。Qbv 是时间感知整形的一种数据发送方式，其通过阀门（Gate） 开关来控制流量的流入流出，并将每一个数据包都根据时间进行标记，实现在特定的时间让特定的数据包 通过并阻止其他数据包的传输以防止传输通道被占用，防止了网络堵塞的可能，因此保证了周期性数据传 输的时效性。
Qbv 仍然存在被干扰帧影响传输效果的可能性，需要引入保护区（Guard Band）机制。如果干扰帧在发 送期间同时到了需要发送周期性数据则会导致周期性数据的发送失败，导致相应数据无法在预定的时间内 传输，因此需要设置一个与干扰帧大小相同的 Guard Band。Guard Band 会保证期间进入的一个数据帧 发送完成，在该数据帧发送完成之后 Guard Band 会禁止后续的除关键数据以外的数据帧发送，这样就保 证了关键数据发送的时效性。
Qbu 分片将干扰帧分成小块，既满足了传输的时效性要求，也能较好的提高带宽利用率。Qbv 虽然能保 护关键流量免受其他网络流量的干扰，但不一定带来最佳的带宽利用率和最小的通信时延。在支持 Qbu 帧抢占的链路上，允许中断非关键的标准以太网帧或者巨型帧的传输，并优先传输时间关键帧，然后在不 丢弃先前传输的非关键帧片段的情况下恢复传输中断的数据，一个非关键的数据帧可以被多次抢占。在应 用保护带机制时，帧抢占能有效减小保护带的最大长度，缩短信道空闲时间。帧抢占机制在保证关键型数 据确定性低时延的同时，也提供了更细粒度的服务质量，提高了带宽利用率。
802.1 CB 是通过设置冗余链路发送冗余帧，通过两条不同的链路发送关键数据帧，在某一节点进行消除。 类似于将重要文件复制多份，然后通过 A、B、C 三条路径同时运送，三条路径中一旦有一条路径按时成 功达到即可视为传输任务完成，达到可靠性比较高的需求，同时销毁其他复制文件，也可与 IEEE 802.1Qcc 等协议结合，实现网络的无缝冗余和快速恢复。
IEEE 802.1Qca 的路径控制和预留（path control and reservation，PCR）机制基于中间系统到中间系统intermediate system to intermediate system，IS-IS）的扩展承载时间同步和调度控制信息，为数据流 提供显式路径转发控制，并允许使用非最短路径。PCR 提前为每个流预定义受保护路径的设置、带宽预 留和冗余（保护或恢复）， 为数据流提供弹性的控制机制。 IEEE 802.1Qca 标准基于最短路径桥接（shortest path bridging，SPB）协议并结合软件定义网络 （software-defined network，SDN）来完成路径控制和预留。位于数据平面的 IS-IS 协议用于发现网络拓 扑和计算基本路径等，位于控制平面中的路径计算元件（path computation element，PCE）用于管理显 式路径，PCE 与资源预留协议（SRP）交互以沿着显式路径预留资源。此外 PCE 可以管理显式路径的 冗余，从而利用备用路径在现实路径上提供保护和恢复。
当输入 TSN 交换机的数据帧不符合要求时，不仅会影响关键数据的传输，还可能危害网络设备的安全。 IEEE 802.1Qci 定义的逐流过滤和监管（per-stream filtering and policing，PSFP）基于规则匹配过滤和 监控每个输入设备的流，防止端点或网桥上的软件错误，抵御恶意设备和攻击（如 DOS 等）。
IEEE 802.1Qcc 提供了对 IEEE 802.1Qat 流预留协议（stream reservation protocol，SRP）的增强和全 局管理与控制网络的工具，支持静态或动态网络配置，通过减少预留消息的大小和频率改善原有的 SRP， 仅通过链路状态或预留变化来触发更新。
IEEE 802.1Qcc 提供了 TSN 应用程序与网络组件之间的用户网络接口（user network interface，UNI）。 网络开始运行之前，集中用户配置（CUC）会向网络集中控制器（CNC）发起检索网络物理拓扑请求， CNC 遍历网络拓扑后将结果返回至 CUC。CUC 接收网络拓扑后开始收集网络资源需求，如哪些终端设 备之间要进行通信、TSN 流的周期、大小和时延界限等，并发送至 CNC。CNC 根据网络物理拓扑和网 络需求计算每个 TSN 帧的调度表并发送至每个网桥，同时 CUC 将调度表分发至每个终端设备并要求终端设备依据调度表进行数据传输。至此，CUC 和 CNC 分别通过代理的方式完成了网络的配置。当有 新的设备加入网络或有新的 TSN 流产生时，依然可以用此方式在网络运行时重新配置。
