什么是 TSN？

時(shí)鐘敏感網(wǎng)絡(luò)（Time-Sensitive Networking）是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的擴(kuò)展，其主要目標(biāo)是使標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)具有確定性。使技術(shù)人員能夠精確了解流量在網(wǎng)絡(luò)中傳輸所需的確切時(shí)間，以及流量將經(jīng)歷的任何延遲和傳輸時(shí)間變化的性質(zhì)（抖動(dòng)）。

常規(guī)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?strong>延遲和抖動(dòng)的容忍度遠(yuǎn)高于許多工業(yè)流程所能接受的水平。由于以太網(wǎng)最初無法保證事件發(fā)生的時(shí)間，因此它無法可靠地用于許多機(jī)器應(yīng)用，而這種缺乏確定性可能會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量下降甚至機(jī)器損壞。

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

人們采用了各種開放協(xié)議（例如CC-Link IE）來解決這些問題，并且它們與TSN結(jié)合時(shí)仍將為工業(yè)應(yīng)用提供有價(jià)值的功能。雖然這些協(xié)議為工業(yè)應(yīng)用提供了一種確定性以太網(wǎng)的方法，從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)在所謂的工業(yè)以太網(wǎng)，但它們?nèi)匀粵]有提供很好的融合解決方案。當(dāng)前TSN的趨勢(shì)最終將彌補(bǔ)這一缺失。然而，重要的是不要忘記，TSN只是一個(gè)以確定性方式將數(shù)據(jù)從一個(gè)地方傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地方的“管道”。它并不涉及更高級(jí)別的應(yīng)用功能，例如安全或運(yùn)動(dòng)控制。因此，仍然需要這些協(xié)議來實(shí)現(xiàn)這些功能。

TSN網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)考慮因素是帶寬。除了確定性之外，TSN背后的標(biāo)準(zhǔn)還允許工業(yè)以太網(wǎng)更高效地利用這種通常固定的資源。優(yōu)先級(jí)功能可分配必要的帶寬，確保所有流量在網(wǎng)絡(luò)上暢通無阻，避免次要數(shù)據(jù)干擾優(yōu)先級(jí)更高的數(shù)據(jù)。

TSN涉及哪些標(biāo)準(zhǔn)？

IEEE 802.1以太網(wǎng)規(guī)范定義，該規(guī)范描述了該技術(shù)如何通過實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步和流量?jī)?yōu)先級(jí)等功能來提供確定性性能并最終實(shí)現(xiàn)收斂。

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

IEEE 802.1Qbv：允許定義網(wǎng)絡(luò)流量隊(duì)列的傳輸時(shí)隙。這控制了每種流量類型何時(shí)可以訪問網(wǎng)絡(luò)。在本例中，四個(gè)時(shí)隙被劃分給八個(gè)隊(duì)列。在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)，編號(hào)較高的隊(duì)列具有優(yōu)先級(jí)。

IEEE 802.1AS：時(shí)間敏感型應(yīng)用的定時(shí)與同步。時(shí)間同步為確定性提供了基礎(chǔ)，因?yàn)樗_保網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備共享相同的時(shí)間感知。例如，如果現(xiàn)在是上午10:00，則網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都知道這一點(diǎn)，并且它們的操作都同步到同一時(shí)鐘。因此，這可以最大限度地降低可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延遲和變化(延遲和抖動(dòng))的時(shí)間漂移的可能性，從而支持關(guān)鍵數(shù)據(jù)流量的及時(shí)且可預(yù)測(cè)的傳輸。

IEEE 802.1Qbv：調(diào)度流量增強(qiáng)

TSN標(biāo)準(zhǔn)如何演變?

與任何技術(shù)一樣，定義TSN的IEEE 802.1標(biāo)準(zhǔn)也在不斷發(fā)展，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，新標(biāo)準(zhǔn)層出不窮。即使標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展，技術(shù)本身也足夠成熟，可以在項(xiàng)目中實(shí)施。不斷發(fā)展的技術(shù)可以被視為更有價(jià)值——因?yàn)樗粩嘌葑?，能夠持續(xù)滿足當(dāng)前的需求，因此不太可能被淘汰。因此，這種發(fā)展是積極的。

與這種演變相對(duì)的是，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)一直以來都具有向后兼容的記錄。以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)存在了大約四十年，但在許多情況下，早期設(shè)備通?？梢耘c較新的設(shè)備兼容。TSN預(yù)計(jì)也將遵循這一趨勢(shì)。因此，需要立即完成項(xiàng)目的公司可以立即將TSN納入其中，并確信其不太可能在幾年后面臨淘汰。無需等待TSN在未來某個(gè)不確定的"準(zhǔn)備就緒"時(shí)刻到來，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)刻不太可能到來。

與這種演變相對(duì)的是，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)一直以來都具有向后兼容的記錄。以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)存在了大約四十年，但在許多情況下，早期設(shè)備通常可以與較新的設(shè)備兼容。TSN預(yù)計(jì)也將遵循這一趨勢(shì)。因此，需要立即完成項(xiàng)目的公司可以立即將TSN納入其中，并確信其不太可能在幾年后面臨淘汰。無需等待TSN在未來某個(gè)不確定的"準(zhǔn)備就緒"時(shí)刻到來，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)刻不太可能到來。

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