浅谈未来网络TSN技术应用
作者:    浏览:    发布时间:2022-09-20

随着5G、物联网、工业互联网等信息通信技术的发展,时间敏感网络TSN具有的确定性和微秒级交互特性,引发无人驾驶、边缘计算、虚拟现实等从科幻变现实。同时借助TSN打破智慧与机器的边界,将推动传统离散工业进行数字化转型和智能制造升级,释放出巨大潜力。

 

说起TSN的起源,实际上是一项从视频音频数据领域延伸至工业、汽车领域的技术。是基于标准以太网架构演进的新一代网络技术,其具有精准的时钟同步能力,确定性流量调度能力,以及智能开放的运维管理架构,可以保证多种业务流量的共网高质量传输,兼具性能及成本优势。

 

TSN的主要特性包括时间同步、确定性传输、网络的动态配置、兼容性和安全等。

(1)时间同步:全局时间同步是大多数 TSN 标准的基础,用于保证数据帧在各个设备中传输时隙的正确匹配,满足通信流的端到端确定性时延和无排队传输要求。TSN利用IEEE 802.1AS在各个时间感知系统之间传递同步消息,提供精确的时间同步。

(2)确定性传输:在数据传输方面,对于TSN而言,重要的不是“最快的传输”和“平均传输时延”,而是在最坏情况下的数据传输时延。TSN通过对数据流量的整形、无缝冗余传输、过滤和基于优先级调度等,实现对关键数据的高可靠、低时延、零分组丢失的确定性传输。

(3)网络的动态配置:大多数网络的配置需要在网络停止运行期间进行,这对于工业控制等应用来说几乎是不可能的。TSN通过IEEE 802.1Qcc引入集中网络控制器(centralized network configuration,CNC)和集中用户控制器(centralized user configuration,CUC)来实现网络的动态配置,在网络运行时灵活地配置新的设备和数据流。

(4)兼容性:TSN以传统以太网为基础,支持关键流量和尽力而为(best-effort,BE)的流量共享同一网络基础设施,同时保证关键流量的传输不受干扰。同时TSN是开放的以太网标准而非专用协议,来自不同供应商的支持TSN的设备都可以相互兼容,为用户提供了极大的便利。

(5)安全:TSN利用IEEE 802.1Qci对输入交换机的数据进行筛选和管控,对不符合规范的数据帧进行阻拦,能及时隔断外来入侵数据,实时保护网络的安全,也能与其他安全协议协同使用,进一步提升网络的安全性能。

 

伴随着TSN技术在各个应用领域的深入发展,针对TSN相关技术在垂直行业的部署应用也在逐步扩大。在汽车控制、工业控制、智能电网、5G等领域有着广阔的应用场景。

 

应用分享

公司聚焦TSN在智能制造质量检测领域内的创新应用打造了基于TSN确定性内网的机器视觉检测应用场景。主要是将基于TSN技术的确定性网络引入工厂机器视觉质检场景,通过对于车间产线网络进行局部改造,打造IT与OT融合的TSN确定性网络,实现摄像头数据及焊机设备的关键参数实时采集及训练数据的下发。

以新型工业互联网基础网络(CENI)和TSN确定性工业内网为基础,形成“一网一云一平台”的技术框架、以及基于TSN确定性内网的机器视觉技术体系,为客户提供从视觉数据采集、设备连接、网络传输、边缘计算到视觉数据分析等智能应用的工业互联网综合解决方案。

项目中除了融合技术之外,还运用了未来网络从芯片、模组、交换机到管控平台一系列TSN产品,实现工厂内生产管理、PLC控制、数据采集、视频监控、机器视觉等高实时控制流与高带宽数据流报文的共网传输,为各系统之间的协同工作提供可靠的网络支撑。

TSN在产业界的融合部署为工业物联网的发展提供了强大助力,未来将有越来越多基于TSN技术的应用涌现。作为工业网络解决方案提供商,未来公司仍将以应用需求为导向,积极拓展应用规模,推进TSN在重点行业、领域的应用,加快构建产业技术生态。

 

 


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