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你知道什么是时间敏感的网络试图完成?
发布时间:2019-06-27 08:28 来源:

今天的网络很复杂,不易互操作。

每年在拉斯维加斯举行的消费电子展(CES)通常都是新技术和即将推出的技术的展示。最初的光盘,高清电视和第一个Xbox游戏机都在这个活动的不同版本中亮相。近年来,CES一直受到与可穿戴技术,联网汽车,尤其是新兴物联网(IoT)相关的产品和概念的支配。

虽然物联网被广泛视为消费者现象 - 包括无处不在的无线连接以及支持IP的家用电器,以及其他事物 - 其发展很多都是由行业不断变化的需求驱动的。制造业,专业音频,视频和运输/汽车等行业仍在推动有助于释放工业物联网潜力的标准,这有望将现场设备,企业IT应用和云基础设施紧密结合在一起。

这些行业的共同努力已经产生了解决方案和规范,例如蓝牙?网状网络,IEEE 802.11ah HaLow Wi-Fi和802.1音频视频桥接。前两个最有可能找到他们进入CES上展示的许多面向消费者的设备的方式,但第三个,现在由时间敏感网络(TSN)通过对802.1和802.3的各种更新成功,可能会产生更大的影响通过其在自动化和控制系统中的作用。

时间敏感网络将在工业物联网中取代什么?

值得更多关注的TSN的一个方面是 - 在网络设计,协议,模型等方面 - 它旨在取代。

多层和普渡企业参考架构

2016年初的报告来自最近由 engineering.com 强调的NI公布了TSN的支持者试图改变的IIoT现状。 1 更具体地说,当前的工业网络架构具有多层,每层其中针对特定任务集进行了优化,并受其自身特定的约束延迟,带宽和服务质量水平。此设置可确保正确处理网络中的混合流量,但它不是系统之间互操作性的理想选择 - 这是IIoT的关键要求。

今天的工业网络充满了复杂性和不互操作性。

美国国家仪器公司的Todd Walter也是AVnu联盟的工业部门主席,他进一步解释说许多工厂继续遵循Purdue企业参考建筑,20世纪90年代的多层网络模型。 2 PERA旨在涵盖企业控制旗下的所有内容,从物理过程到物流系统。

教科书的例子将是一个架构,其中0级是来自传感器的I / O,安全仪表系统位于1级,PLC / RTU IP通信位于1.5级。 3 更高的是企业资源规划(4级)和文件服务器(级别5)。在现实世界中,面向PERA的架构依赖于各种集合协议,包括传统现场总线,以及以太网解决方案来处理这些单独的层。

PERA中的现场总线和以太网

例如,复杂且要求极高的运动控制应用通常仍然分为自动化孤岛,即包括现场总线和以太网解决方案在内的多个网络。支持此类应用的机器组需要具有停止精度,位置保持能力以及承受恶劣环境的能力,并且可能利用一系列技术来满足这些要求。专有网络可用于分配运动,与PROFIBUS ?和ControlNet ?一起工作,与变频器和以太网通信,为用户提供信息。这样的设置意味着可以随时使用许多不同的支持工具和培训程序。

回到Walter关于PERA的观点,即这种技术组合 - 即现场总线,以太网和各自的硬件和支持它们的软件生态系统是可行的,但与企业期望从IIoT期望的互操作性和经济性不一致。利用IIoT机会可能至少需要标准的网络基础设施,额外的带宽以及远程安全地访问边缘设备的能力。 TSN完全有能力提供所有这些功能。

“AVB最初设计用于同步关键专业AV流。”

它是AVB的扩展,最初设计用于同步关键专业AV流。当汽车行业决定将AVB引入某些汽车时,该项目的范围不断扩大,而且随着AVB本身落后于专有竞争对手Dante,TSN成为了创建可互操作的确定性网络的广泛努力的明智演变。诸如融合QoS,带宽预留和IEEE 1588精确时间协议的使用等功能是TSN的亮点,但它也与标准以太网基础设施兼容。

“通过使用标准以太网组件, TSN可以与现有的棕地应用程序和标准IT流量无缝集成,以提高易用性,“Walter在设计世界。 2 的文章中解释说”此外,TSN继承了许多现有以太网的功能,例如HTTP接口和Web服务,可实现物联网系统中常见的远程诊断,可视化和修复功能。“

向前移动时间敏感网络

2016年CES和Integrated Systems Europe(AVnu联盟展示)等活动的行业活动水平表明,物联网和IIoT正成为全球组织关注的焦点。 4 在原AVB上工作十多年前就开始了当TSN真正成为焦点时,TSN将迎来最新的飞跃。

TSN将支持IIoT应用的宽带,IT安全规定和低延迟要求。最重要的是,即使在处理许多不同类型数据的以太网网络上,它也有助于确保实时流量的性能。它将能够在各种具有挑战性的工业环境中找到家,包括自动驾驶汽车,交通控制网络,风电场,发电厂和控制系统。然而,它刚刚起步,它将面临取代已经存在数年甚至数十年的当前网络架构的关键障碍。

最终TSN标准的第一部分以及供应商的参考资料从那里开始,TSN认证的产品和服务最终应该开始进入自动化系统,为IIoT重建网络架构。