時間敏感網(wǎng)絡（TSN）是一項仍在開發(fā)中的新興技術，首個TSN標準于2017年發(fā)布以來，越來越多的行業(yè)領域開始探究TSN的技術應用，2023年，光路科技加大了TSN技術的研發(fā)力度，TSN技術在工業(yè)以太網(wǎng)和TSN工業(yè)交換機的應用方面將會有新的探索和進展。

TSN技術的關鍵優(yōu)勢

TSN是一組用于改善工業(yè)網(wǎng)絡中同步和確定性通信的技術。TSN基于IEEE 802.1AS，它定義了一種支持精確定時和同步的新型以太網(wǎng)。TSN允許創(chuàng)建比傳統(tǒng)以太網(wǎng)網(wǎng)絡更具確定性和響應性的網(wǎng)絡。這使得TSN成為需要低延遲和高可靠性的應用的理想選擇，例如工廠自動化、高速公路、汽車網(wǎng)絡和航空航天。

與傳統(tǒng)以太網(wǎng)相比，TSN提供了幾個關鍵優(yōu)勢。

首先，TSN使用時間感知調(diào)度程序來確保數(shù)據(jù)包在正確的時間傳輸。這樣可以更精確地控制數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收時間，這對于需要低延遲的應用程序至關重要。其次，TSN使用一種稱為時間觸發(fā)發(fā)送的機制來確保數(shù)據(jù)包始終在正確的時間發(fā)送。這樣可避免重新傳輸導致的延遲。第三，TSN使用一種數(shù)據(jù)流保留機制來保證屬于特定流的數(shù)據(jù)包將始終按順序傳輸。這對于需要確定性通信的應用程序來說，是必不可少的。

TSN技術的主要趨勢

TSN網(wǎng)絡技術有三個主要趨勢：

1. 轉向以太網(wǎng): 第一個趨勢是從專有網(wǎng)絡轉向以太網(wǎng)。這是由對更高帶寬的需求和利用以太網(wǎng)提供的規(guī)模經(jīng)濟的愿望所驅動的。

2. 對更精確計時的需求: 第二個趨勢是對更精確計時的需求。這是由于越來越多地使用時間敏感的應用程序，如IP語音和視頻會議。

3.軟件定義網(wǎng)絡的興起: 第三個趨勢是軟件定義網(wǎng)絡的興起。這是由對更大靈活性的需求和利用虛擬化優(yōu)勢的愿望所驅動的。

TSN技術加快工業(yè)4.0數(shù)字化轉型

TSN時間敏感網(wǎng)絡將逐漸被添加到工業(yè)以太網(wǎng)中，為自動化和控制應用提供前所未有的確定性性能水平，從而加快實現(xiàn)IT-OT融合和工業(yè)4.0數(shù)字化轉型。

工業(yè)4.0數(shù)字技術有可能改變現(xiàn)代制造業(yè)，并實現(xiàn)企業(yè)IT和OT運營的融合。制造網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)了“爆炸”，但管理這些數(shù)據(jù)需要融合的高帶寬網(wǎng)絡基礎設施和增值的數(shù)字化轉型戰(zhàn)略。

融合允許設備和系統(tǒng)共享相同的網(wǎng)絡架構進行通信，避免了多個網(wǎng)絡的復雜性和成本。但是理想的系統(tǒng)應該提供高速、實時的確定性通信的基礎，允許整個企業(yè)共享數(shù)據(jù)。最終目標是完全優(yōu)化操作所需的流程透明度，允許數(shù)據(jù)從源頭流向可以處理的地方，以獲得可操作的見解，然后反饋到流程中。

TSN網(wǎng)絡技術將為制造業(yè)帶來諸多好處：

• 通過簡化網(wǎng)絡架構，降低成本，縮短項目時間，增加正常運行時間。
• 能夠提供更大的流程透明度和優(yōu)化操作。
• 更高的生產(chǎn)力，因為優(yōu)化的流程更有效地運行。
• 更好地集成OT和信息技術(IT)系統(tǒng)，因為融合的數(shù)據(jù)流可以輕松地從工廠車間共享到監(jiān)控系統(tǒng)。

時間敏感網(wǎng)絡包含了一組主要的國際標準，這些標準定義了時間同步方法(IEEE802.1AS)和工業(yè)網(wǎng)絡上形成、調(diào)度和管理網(wǎng)絡流量的技術(IEEE802.1Qbv)。它們共同提供了確定性的工業(yè)以太網(wǎng)技術，作為融合網(wǎng)絡體系結構的基礎。

對于當今工廠中的典型制造系統(tǒng)，實時關鍵應用(包括閉環(huán)控制和高性能運動控制)的數(shù)據(jù)傳輸在單獨的網(wǎng)絡中實現(xiàn)。然而，工作流程日益增長的靈活性和數(shù)字化要求IT和OT的日益融合，以及整合以前獨立系統(tǒng)的能力。

通過擴展和適應現(xiàn)有的以太網(wǎng)標準，TSN實現(xiàn)了工業(yè)網(wǎng)絡上IT和OT的融合。其結果是實時關鍵數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)密集型應用程序都可以通過共享的以太網(wǎng)電纜實現(xiàn)，而不會相互干擾。