《電子技術(shù)應(yīng)用》
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下一代工業(yè)通信—TSN(時間敏感網(wǎng)絡(luò)),工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的助推器

2020-10-28
來源:SDNLAB

  隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)的興起和工業(yè)4.0的提出,越來越多的設(shè)計(jì)師、工程師和最終用戶關(guān)注TSN(Time-Sensitive Networking,時間敏感網(wǎng)絡(luò))。TSN為以太網(wǎng)提供確定性性能,本質(zhì)上是一個確定性以太網(wǎng)擴(kuò)展集,同時也是音頻視頻橋接 (AVB) 的后繼者。那TSN到底是什么呢?在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中扮演什么角色?這些年發(fā)展的怎樣?下面扒一扒TSN的前世今生。

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  閱讀《從Ethernet到TSN:實(shí)時通信一小步,工業(yè)4.0一大步》可深入了解TSN.

  TSN源于何處?

  TSN是一項(xiàng)從視頻音頻數(shù)據(jù)領(lǐng)域延伸至工業(yè)領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域的技術(shù)。TSN最初來源于音視頻領(lǐng)域的應(yīng)用需求,當(dāng)時該技術(shù)被稱為AVB,由于針對音視頻網(wǎng)絡(luò)需要較高的帶寬和最大限度的實(shí)時,借助AVB能較好的傳輸高質(zhì)量音視頻。

  2006年,IEEE802.1工作組成立AVB音頻視頻橋接任務(wù)組,并在隨后的幾年里成功解決了音頻視頻網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)實(shí)時同步傳輸?shù)膯栴}。這一點(diǎn)立刻受到來自汽車和工業(yè)等領(lǐng)域人士的關(guān)注。2012年,AVB任務(wù)組在其章程中擴(kuò)大了時間確定性以太網(wǎng)的應(yīng)用需求和適用范圍,并同時將任務(wù)組名稱改為現(xiàn)在的:TSN任務(wù)組。TSN是以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的新一代網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),具有時間同步、延時保證等確保實(shí)時性的功能。

  TSN有何用武之地?

  TSN使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)提供分布式時間同步和確定性通信。因此,任何需要分布式測量或控制的應(yīng)用都可以從TSN中受益。客戶可使用TSN進(jìn)行簡單的分布式同步測量、下一代計(jì)算機(jī)數(shù)控加工的改進(jìn)、新型半導(dǎo)體加工機(jī)器以及未來的電網(wǎng)研究等。在其他行業(yè)的應(yīng)用包括:

  視頻/音頻傳輸

  如前所述,TSN最初來源于視頻領(lǐng)域的應(yīng)用需求。傳輸音頻和視頻信息的網(wǎng)絡(luò)需要遵守嚴(yán)格的時序規(guī)則。如果音頻或視頻分組不能按指定的時序規(guī)則到達(dá)目的地,則接收設(shè)備(例如視頻屏幕或揚(yáng)聲器)可能會發(fā)生視頻幀被丟棄、音頻偽像的情況。此外,這種網(wǎng)絡(luò)還需要可預(yù)測的延遲,保證視頻和相關(guān)音頻流之間的同步。另一方面,足球賽事的實(shí)況轉(zhuǎn)播有很多高清的數(shù)據(jù)要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)教幚碇行?,對帶寬的需求極大。而且為了最大限度的提供實(shí)時性,這些圖像、音頻必須實(shí)現(xiàn)高實(shí)時的傳輸與處理,可以想象其對帶寬和實(shí)時性的需求。

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  音頻視頻橋接

  汽車駕駛

  目前大多數(shù)的汽車控制系統(tǒng)非常復(fù)雜。比如說:剎車、引擎、懸掛等采用CAN總線。而燈光、車門、遙控等采用LIN系統(tǒng)。娛樂系統(tǒng)更是五花八門,有FlexRay和MOST等目前的車載網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上,所有上述系統(tǒng)都可以用支持低延時且具有實(shí)時傳輸機(jī)制的TSN進(jìn)行統(tǒng)一管理??梢越档徒o汽車和專業(yè)的A/V設(shè)備增加網(wǎng)絡(luò)功能的成本及復(fù)雜性。

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  典型的汽車A / V系統(tǒng)

  在車輛中,實(shí)時功能對于某些應(yīng)用至關(guān)重要。 為確保這些實(shí)時功能可用,必須在以太網(wǎng)控制器中設(shè)置具有直接訪問硬件資源的機(jī)制。TSN使構(gòu)建可擴(kuò)展的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)成為可能。為此,不同的消息按照其可用性分為了不同的等級,并對其延遲和優(yōu)先級進(jìn)行了分類,每個消息類被分配到一個固定的帶寬。此外,TSN還支持冗余以太網(wǎng)系統(tǒng),并且,為確保穩(wěn)定的數(shù)據(jù)交換,定義了安全標(biāo)準(zhǔn)。

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  以太網(wǎng)AVB如何在汽車流媒體應(yīng)用中發(fā)揮核心作用

  IEEE音頻/視頻橋接工作組定義了相關(guān)機(jī)制和協(xié)議,以確保低延遲數(shù)據(jù)正常交換、并在時間上同步應(yīng)用。音頻/視頻橋接(AVB)主要應(yīng)用在娛樂系統(tǒng)。如今駕駛員輔助系統(tǒng)的廣泛引入,要求在發(fā)送和接收行為方面有更嚴(yán)格的規(guī)范。因此,IEEE TSN工作組延續(xù)了AVB的工作,該工作組的重點(diǎn)是研究確定性數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制,進(jìn)一步減少以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的延遲,更加穩(wěn)定和安全地傳輸數(shù)據(jù)。

  工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

  工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是未來TSN最廣泛的一個應(yīng)用,所有需要實(shí)時監(jiān)控或是實(shí)時反饋的工業(yè)領(lǐng)域都需要TSN網(wǎng)絡(luò)。比如:機(jī)器人工業(yè)、深海石油鉆井以及銀行業(yè)等等。

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  標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的本質(zhì)是一種非確定性網(wǎng),但在工業(yè)領(lǐng)域必須要求確定性,一組數(shù)據(jù)包裹必須完整、實(shí)時、確定性的到達(dá)目的地,因此較新的TSN標(biāo)準(zhǔn)增加了中心控制、所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時間同步以及更低的延遲等特性。為了達(dá)到盡可能低的絕對延遲,IEEE 802.1Qbv定義了一個時間感知整形器,它可以無視定時流量門的存在。想象一下,你在曼哈頓從時代廣場開車到運(yùn)河街,通常需要22分鐘。現(xiàn)在你的行程已經(jīng)計(jì)劃安排好,如果你準(zhǔn)時出發(fā),以60英里/小時的速度行駛,那么在2.7分鐘后就能到達(dá)運(yùn)河街,TSN消除了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)由于交通“擁堵”導(dǎo)致的非確定性。

  TSN除了解決以太網(wǎng)的不確定性問題,還正在解決工業(yè)領(lǐng)域總線的復(fù)雜性問題。

  如今工業(yè)中每種總線有著不同的物理接口、傳輸機(jī)制、對象字典,每種不同的技術(shù)背后都有不同的廠商在支持,難以統(tǒng)一。而且即使是采用了以太網(wǎng)來標(biāo)準(zhǔn)各個總線,仍然會在互操作層出現(xiàn)問題,這使得對于IT應(yīng)用,如大數(shù)據(jù)分析、訂單排產(chǎn)、能源優(yōu)化等應(yīng)用遇到了障礙。

  TSN還可以用于支持大數(shù)據(jù)的服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。全球的工業(yè)已經(jīng)入了物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)的時代,毫無疑問TSN是改善物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)效率的最佳途徑。

  TSN到底是何方神圣呢?

  時間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN) 通過以太網(wǎng)提供確定性性能,它的持續(xù)發(fā)展已導(dǎo)致 IEEE 802.1 和 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生重大更新。IEEE802.3開發(fā)并維護(hù)以太網(wǎng)的PHY和MAC標(biāo)準(zhǔn),IEEE802.1開發(fā)并維護(hù)Bridging(akaSwitching)標(biāo)準(zhǔn)。通過AVB、TSN,使得以太網(wǎng)進(jìn)入硬實(shí)時領(lǐng)域應(yīng)用。

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  TSN是一組以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),允許通過802網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)時間同步的低延遲流服務(wù)。通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng),TSN創(chuàng)建了分布式,同步,硬實(shí)時系統(tǒng)的機(jī)制。這些系統(tǒng)使用相同的基礎(chǔ)架構(gòu)來提供實(shí)時控制并傳達(dá)所有標(biāo)準(zhǔn)IT數(shù)據(jù),從而為控制、測量、配置、UI和文件交換基礎(chǔ)架構(gòu)的融合提供動力。通過基于時間定義隊(duì)列,TSN可確保通過交換網(wǎng)絡(luò)的流量具有有限的最大延遲。這意味著標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)現(xiàn)在可以:

  通過交換網(wǎng)絡(luò)保證消息延遲

  關(guān)鍵和非關(guān)鍵流量可以在一個網(wǎng)絡(luò)中融合

  更高層協(xié)議可以共享網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

  實(shí)時控制可以遠(yuǎn)離操作區(qū)域

  子系統(tǒng)可以更容易地集成

  可以在不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備更改的情況下添加組件

  可以更快地診斷和修復(fù)網(wǎng)絡(luò)故障

  TSN并非涵蓋整個網(wǎng)絡(luò),TSN其實(shí)指的是在IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)框架下,基于特定應(yīng)用需求制定的一組“子標(biāo)準(zhǔn)”,旨在為以太網(wǎng)協(xié)議建立“通用”的時間敏感機(jī)制,以確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間確定性。而既然是隸屬于IEEE802.1下的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),TSN就僅僅是關(guān)于以太網(wǎng)通訊協(xié)議模型中的第二層,也就是數(shù)據(jù)鏈路層(更確切的說是MAC層)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。請注意,是一套協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),而不是一種協(xié)議,就是說TSN將會為以太網(wǎng)協(xié)議的MAC層提供一套通用的時間敏感機(jī)制,在確保以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊的時間確定性的同時,為不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的互操作提供了可能性。

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  TSN關(guān)鍵組件

  由IEEE 802.1制定的TSN標(biāo)準(zhǔn)文檔可以分為三個基本關(guān)鍵組件。每個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都可以單獨(dú)使用,并且主要是自給自足的。但是,只有在每個規(guī)范協(xié)同使用的情況下,TSN作為通信系統(tǒng)才能充分發(fā)揮其潛力。三個基本組成部分是:時間同步,調(diào)度和流量整形,通信路徑的選擇、預(yù)留和容錯。

  時間同步在這方面,“時間敏感網(wǎng)絡(luò)”這個名稱已經(jīng)非常具有描述性。端到端(End-to-End)的傳輸延遲具有難以協(xié)商的時間界限,因此網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備都需要共同的時間參考,需要彼此同步時鐘。

  TSN網(wǎng)絡(luò)中的時間同步可以通過不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。從理論上講,可以為每個終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)配備GPS時鐘。然而,這種方法不僅昂貴,而且無法保證GPS時鐘始終接入衛(wèi)星信號。由于這些限制,TSN網(wǎng)絡(luò)中的時間通常從一個中央時間源直接通過網(wǎng)絡(luò)本身分配,也就是使用IEEE 1588精確時間協(xié)議完成。除了普遍適用的IEEE 1588規(guī)范之外,IEEE802.1委員會已經(jīng)指定了一個IEEE1588的概要文件,稱為IEEE802.1AS。此配置文件背后的想法是將大量不同的IEEE 1588選項(xiàng)縮小到可管理的幾個關(guān)鍵選項(xiàng),這些選項(xiàng)適用于汽車或工業(yè)自動化環(huán)境中得網(wǎng)絡(luò)。

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  調(diào)度和流量整形由于端口轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的限制,在標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)中,實(shí)時性是難以保證的。調(diào)度和流量整形允許在同一網(wǎng)絡(luò)上共存不同優(yōu)先級的流量類別,每個類別對可用帶寬和端到端延遲都有不同的要求。因此,所有參與實(shí)時通信的設(shè)備在處理和轉(zhuǎn)發(fā)通信包時需遵循相同的規(guī)則。

  通信路徑的選擇,預(yù)留和容錯,所有參與實(shí)時通信的設(shè)備在選擇通信路徑、預(yù)留帶寬和時隙方面遵循相同的規(guī)則,可以利用多條路徑來實(shí)現(xiàn)故障排除,支持保護(hù)諸如安全相關(guān)的控制回路或車輛中的自動駕駛之類的安全應(yīng)用,以防止硬件或網(wǎng)絡(luò)中的故障。

  TSN的相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

  AVB標(biāo)準(zhǔn)由同一工作組在IEEE開發(fā),通過部署流量保留和整形,確保在指定的時間段內(nèi),從發(fā)送方到接收方的網(wǎng)絡(luò)傳輸流量不會突然變化。盡管AVB標(biāo)準(zhǔn)有其自己的特性,但它缺少以太網(wǎng)中高確定性流量類所需的一些關(guān)鍵屬性。TSN的調(diào)度、搶占和冗余功能提供更確定的延遲,更高效的數(shù)據(jù)包傳輸概率,以及跨網(wǎng)絡(luò)中冗余路徑的無縫時鐘同步。

  AVB Gen1功能

  AVB是由IEEE 802.1時間敏感網(wǎng)絡(luò)任務(wù)組定義的一組規(guī)范,它們共同為音頻/視頻流應(yīng)用提供低延遲,時間同步的服務(wù)。AVB規(guī)范包括:

  流預(yù)留協(xié)議(SRP)[IEEE 802.1Qat],

  時間敏感應(yīng)用的時序和同步[IEEE 802.1AS]

  時間敏感流的轉(zhuǎn)發(fā)和排隊(duì)增強(qiáng)[IEEE 802.1Qav]用于流媒體類應(yīng)用,例如汽車攝像頭和信息娛樂應(yīng)用。

  IEEE 802.1AS它用于實(shí)現(xiàn)高精度的時鐘同步。IEEE 802.1Qat流預(yù)留協(xié)議(SRP)解決網(wǎng)絡(luò)中音視頻實(shí)時流量與普通異步數(shù)據(jù)流量之間的競爭問題。通過協(xié)商機(jī)制,在音視頻流從源設(shè)備到不同交換機(jī)再到終端設(shè)備的整個路徑上預(yù)留出所需的帶寬資源,以提供端到端(End-to-End)的服務(wù)質(zhì)量及延遲保障。IEEE 802.1Qav 是實(shí)時數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)和隊(duì)列控制協(xié)議,為數(shù)據(jù)流發(fā)送端和交換節(jié)點(diǎn)提供一個成形的數(shù)據(jù)流服務(wù)。確保傳統(tǒng)的異步以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流量不會干擾到AVB的實(shí)時音視頻流。為了避免普通數(shù)據(jù)流量與AVB流量之間對網(wǎng)絡(luò)資源的競爭,AVB交換機(jī)內(nèi)對時間敏感的音視頻流和普通數(shù)據(jù)流進(jìn)行了區(qū)別處理,將實(shí)時幀與異步幀分別進(jìn)行排隊(duì),并且賦予實(shí)時幀最高的優(yōu)先級。

  AVB標(biāo)準(zhǔn)通過定義流預(yù)留(SR)流量類來確保服務(wù)質(zhì)量(QoS)。例如,A類提供2ms的最大延遲,而B類提供50ms的最大延遲,用于網(wǎng)絡(luò)中的七個躍點(diǎn)。汽車音頻設(shè)備可支持SR類,其觀測間隔大于AVnu聯(lián)盟起草的汽車要求的B類。

  盡管有基于信用的公平隊(duì)列(CBFQ),但在最壞的情況下,由于在其他業(yè)務(wù)干擾期間沒有搶占式調(diào)度,AVB流量仍然會在每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上延遲,因此還需要AVB Gen2。

  TSN(AVB Gen2)功能

  時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)是由IEEE 802組開發(fā)的一套標(biāo)準(zhǔn),它提供以下功能:

  時間敏感應(yīng)用的定時和同步,IEEE802.1ASbt

  計(jì)劃流量的增強(qiáng)功能,IEEE802.1Qbv

  Frame Preemption,IEEE802.1Qbu

  冗余網(wǎng)絡(luò)的路徑控制和保留,IEEE802.1Qca

  流保留協(xié)議(SRP)增強(qiáng)功能支持IEEE802.1Qbu / IEEE802.1Qbv / IEEE802.1 Qca / IEEE802.1CB,IEEE802.1Qcc

  無縫冗余,IEEE802.1CB

  IEEE 802.1ASbt是對IEEE 802.1AS的增強(qiáng)。IEEE 802.1ASbt增加了對一步時間戳的支持,相對于IEEE 802.1AS中的兩步過程,這減少了在網(wǎng)絡(luò)中傳送定時信息的分組數(shù)量。在具有時間感知系統(tǒng)的daisy-chain網(wǎng)絡(luò)中,分組流量和計(jì)算能力的減少是有用的。IEEE 802.1ASbt通過預(yù)先選擇好備用主時鐘,并確保在發(fā)生故障時快速地切換,來提高網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)能力。這符合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中無縫切換(優(yōu)選零時間)的要求。

  IEEE 802.1Qbv時間感知隊(duì)列通過時間感知整形器(Time Aware Shaper,TAS)使TSN交換機(jī)能夠來控制隊(duì)列流量(queued traffic),以太網(wǎng)幀被標(biāo)識并指派給基于優(yōu)先級的VLAN Tag,每個隊(duì)列在一個時間表中定義,然后這些數(shù)據(jù)隊(duì)列報(bào)文在預(yù)定時間窗口在出口執(zhí)行傳輸。其它隊(duì)列將被鎖定在規(guī)定時間窗口里。因此消除了周期性數(shù)據(jù)被非周期性數(shù)據(jù)所影響的結(jié)果。這意味著每個交換機(jī)的延遲是確定的,可知的。而在TSN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報(bào)文延時被得到保障。

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  TAS介紹了一個傳輸門概念,這個門有“開”、“關(guān)”兩個狀態(tài)。當(dāng)傳輸?shù)倪x擇過程-僅選擇那些數(shù)據(jù)隊(duì)列的門是“開”狀態(tài)的信息。TAS保障時間要求嚴(yán)苛的隊(duì)列免受其它網(wǎng)絡(luò)信息的干擾,它未必帶來最佳的帶寬使用和最小通信延遲。當(dāng)優(yōu)先級非常高時,搶占機(jī)制可以被使用。

  IEEE 802.1Qbv主要為那些時間嚴(yán)苛型應(yīng)用而設(shè)計(jì),其必須確保非常低的抖動和延時。IEEE 802.1Qbv確保了實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸,以及其它非實(shí)時數(shù)據(jù)的交換。

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  IEEE 802.1 Qbu/802.3Qbr轉(zhuǎn)發(fā)與隊(duì)列機(jī)制是IEEE以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的新補(bǔ)充,可以在信息傳輸?shù)臅r候讓高優(yōu)先級的幀打斷低優(yōu)先級的幀,最大限度地降低高優(yōu)先級信息流的延遲。在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用方面,搶占可以進(jìn)一步將不同技術(shù)的多個網(wǎng)絡(luò)融合在一個以太網(wǎng)和IP的基礎(chǔ)架構(gòu)里,可以實(shí)現(xiàn)自動化操作以及訂單控制生產(chǎn)。通過大幅降低低優(yōu)先級信息流對重要信息流的影響,兩種信息流可以混合在同一鏈路上。

  IEEE802.1Qcc Qcc用于為TSN進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施和交換終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行即插即用能力的配置。采用集中配置模式,由1或多個CUC(集中用戶配置)和1個CNC(集中網(wǎng)絡(luò)配置)構(gòu)成。CUC制定用戶周期性時間相關(guān)的需求并傳輸過程數(shù)據(jù)到CNC,CNC計(jì)算TSN配置以滿足需求。

  IEEE 802.1Qca為數(shù)據(jù)流提供顯式路徑控制,帶寬和流預(yù)留以及冗余。它通過攜帶用于時間同步和調(diào)度的信息,使用IS-IS擴(kuò)展了最短路徑橋接(SPB)的功能,以控制橋接網(wǎng)絡(luò)。它通過使用PCE(路徑計(jì)算元素)提供顯式轉(zhuǎn)發(fā)路徑控制。PCE是一個實(shí)體,能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞谋硎居?jì)算出通過網(wǎng)絡(luò)的路徑。IEEE 802.1CB依賴于IEEE 802.1Qca在從發(fā)送方到接收方的網(wǎng)絡(luò)中的不相交路徑上傳送消息。

  IEEE802.1CB標(biāo)準(zhǔn)通過在發(fā)送端復(fù)制多個不相交路徑中的分組并消除多個點(diǎn)處的重復(fù)來提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性,使得監(jiān)聽器僅看到一個分組。無縫冗余(IEEE802.1CB)與IEEE802.1Qca和零擁塞相結(jié)合,可在數(shù)據(jù)包傳輸中提供最佳的QoS。它使用冗余標(biāo)記(類似于VLAN標(biāo)記)中攜帶的序列編號來復(fù)制和消除網(wǎng)絡(luò)中的重復(fù)數(shù)據(jù)包。

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  TSN相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及進(jìn)程

  雖然成套的TSN特性還在繼續(xù)擴(kuò)展,功能不斷改進(jìn),但現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)提供了豐富的功能選擇,使基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案能夠在與傳統(tǒng)通信共存的網(wǎng)絡(luò)上,實(shí)現(xiàn)確定性,時間敏感,可靠的通信。

  具體詳見https://1.ieee802.org/

  圍繞TSN,都有哪些玩家呢?他們最近都在干什么呢?

  TSN 不再只是一個理想化項(xiàng)目,而是已成為被行業(yè)組織認(rèn)證的廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)外有大量的組織、企業(yè)在推動TSN發(fā)展。大量廠商正在對其進(jìn)行測試與互操作測試。

  在2016年的SPS上各個廠商宣布了對OPC UA TSN的支持,包括了ABB、B&R、Bosch Rexroth、CISCO、GE、NI、KUKA、Parker、Phoenix、Schneider、SEW、TTTech等主流的自動化與IT廠商。

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  2016年2月下旬,Bosch Rexroth、Schneider Electric、National Instruments和Kuka宣布他們將聯(lián)手開發(fā)全球首個TSN測試平臺。該測試平臺旨在將不同業(yè)務(wù)流量整合到以太網(wǎng)TSN網(wǎng)絡(luò)上。它將測試TSN的多供應(yīng)商互操作性,以及其安全特性、性能、延遲、與基于云的控制系統(tǒng)的集成National Instruments主持測試平臺開發(fā)工作。其高管Eric Starkloff 評論說,TSN是“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的必要條件”,并強(qiáng)調(diào)其從專業(yè)視聽技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的融合式確定性以太網(wǎng),可謂進(jìn)步驚人。

  2017年紐倫堡SPS展會上EPSG組織展臺展出的OPC UA TSN演示系統(tǒng),針對200個I/O站、5個高清視頻,達(dá)到100μS的數(shù)據(jù)刷新能力。

  2018年11月27日,在德國紐倫堡電氣自動化系統(tǒng)及元器件展(SPS IPC ),CC-Link協(xié)會正式發(fā)布最新的開放式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議“CC-Link IE TSN”,宣布工業(yè)通信迎來新的變革時代。CC-Link IE TSN規(guī)范在全球率先將千兆以太網(wǎng)帶寬與時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN) 相結(jié)合,在確??刂茢?shù)據(jù)通信的實(shí)時性的同時,實(shí)現(xiàn)在同一個網(wǎng)絡(luò)中與其它開放式網(wǎng)絡(luò)、以及與IT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信,實(shí)現(xiàn)“多網(wǎng)互連互通”。

  結(jié)語

  TSN的核心思維是提出了一個可互操作的系統(tǒng),并支持多個制造商、協(xié)議和機(jī)構(gòu)在同一個網(wǎng)絡(luò)上共享,同時數(shù)據(jù)使用相同的語言進(jìn)行解析,不僅可得,而且可用。作為底層的通用架構(gòu),TSN使得更多企業(yè)可以在此架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)OT和IT的融合。這種融合提高了工業(yè)設(shè)備的連接性和通用性,并且面向未來,為大數(shù)據(jù)分析、邊緣智能、新型業(yè)務(wù)提供了更快更好的發(fā)展路徑。

  

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