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时间敏感网络 (TSN) 在工业物联网的应用

时候敏感网络 (TSN) 经由过程以太网供应确定性功能,它的继续进展已致使 IEEE 802.1 和 IEEE 802.3 规范产生庞大更新。TSN 本质上是一个确定性以太网扩大集,同时也是音频视频桥接 (AVB) 的后继者——最后设想用于支撑业余音频和视频环境(如现场DJ上演)中的及时媒体流传输的 IEEE 项目。

然则,AVB 引起了汽车制造商的注重,由此便播下了萌生TSN的 种子。人们对将来汽车的先进性已期许很久,构想其将具有 高速IP网络连贯、智能主动驾驶员辅佐/制动体系、信息文娱流派、简化的外部线束以及更轻的总重量。推进这些特点完成的进程也为工业自动化行业带来了许多额定优点。

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应用以太网建立一种融会的 IEEE 802 标准是排除种种阻碍的最 显而易见的解决计划。更详细而言,汽车行业能够应用确定性以太网来降服无限的车载带宽,而不需要告急繁冗的传统网络和谈(比方FlexRay、LIN和MOST)来将汽车的种种体系连接在 一路。

把上述句子中的车载部份及其对汽车公用和谈的援用去掉,您就可以大致感受到跟着工业物联网(或工业 4.0)日趋遭到存眷,汽车行业所面对的挑衅。

从音频视频桥接 (AVB) 的后继者到汽车制造商的青眼者、再到工业物联网,时候敏感网络 (TSN) 的能为工业物联网供应甚么呢??

以太网已被看成一种通用汽车网络,它能够简化车内分歧的域架构。经由过程 TSN,以太网在工业网络中能够发扬近似的感化, 处置自动化和操纵体系、电力办法、风力涡轮机、印刷机械中 的混杂流量。

TSN 长于传输带时候戳的耽误敏感数据,无论统一网络上是不是 大概存在任何“竭力而为”流量。这对以太网来讲相当首要, 由于相比曩昔的仅承载及时数据而没有混淆多种和谈的自动化 网络,以太网的噪声要高得多。

TSN 设想用于处置多种流量范例。

应用大批量出产的规范器件异常首要,尤其是在工业物联网 (IIoT)中,原因是范围和本钱如许的焦点题目障碍了以后不少网 络要领。

依托非凡的基于ASIC的工业以太网完成计划和/或传统现场总线 (包孕但不限于汽车所用的现场总线,比方CAN),在扩展性 或性价比方面要劣于仅仅依托贸易芯片的计划,后者还能支撑 惯例HTTP接口、网络办事和诊断。TSN有助于下降本钱并为将来扩大关上便利之门。

AVB 演变为 TSN 是为了处置请求分外严苛的使用,比方高等驾驶 辅佐体系 (ADAS)。ADAS需求多个体系协同事情能力解决制动距 离与人类反映时候题目。

TSN 有多种机制来确保近似环境(比方IIoT)下简直定性:

● 对周详时候和谈的改良● 任何数据流都有冗余门路可用● 以较低的带宽经由过程以太网将办事品质融合到TSN上(不影 响及时保障)● 保留带宽——这是从AVB承继过去的一个焦点特点,用于确保确定性功能

相对传统串行现场总线,即从 PROFIBUS® 到 Modbus® 的统统, 以太网有一个决定性上风,那就是它能为所有范例的使用供应 更多的带宽。特别是在汽车中,CAN 的无限数据速度和容量使 其不适用于下一代车载使用,这就为以太网(以AVB的方式) 打开了大门。

“机械视觉和3D扫描等使用需求少量带宽。”

关于操纵体系中仍在应用的许多现场总线而言,情形也是如 此。机械视觉和3D扫描等使用愈来愈首要,这些使用需求少量 带宽,以太网上的TSN能够餍足需要。

TSN 旨在供应一种对立且易用的完成确定性以太网的要领。它 不依赖多种根底办法来处置分歧范例的流量,统统都可以经由过程 以太网传输。

Automation World 的 David Greenfield 于 2015 年掌管了一个播客节 目,此中尽管没有特地提到 TSN,但很好地先容了以太网相对于 于现场总线的普通上风。以太网 POWERLINK® 标准化构造的高朋 Sari Germanos 谈到了庞杂使用(如上一节中提到的那些)如 何打破传统网络架构的限定。

TSN 方式的以太网已经在解决汽车中的这个题目。比来 EE Times 的一篇文章接头了假如无须支撑传统手艺,就能从新部署车 辆中的分歧域架构。以太网将充任“连贯种种使用域的主干总 线”,从而更好地应用带宽。关于工业物联网,它异样合用。

跟着(工业)物联网的普 及,数据量的增添和漫衍普遍的网络将需求新的规范来同享和 传输关头信息。正如救护车或消防车在紧要情况下领有交通 优先权同样,TSN规范可确保关头的时候敏感数据在规范网络 根底办法上实时传输。 by National Instruments的AVnu Alliance工业部分主席Todd Walter

隆隆夏季波浪分割线

TSN 再也不只是一个理想化项目,而是已成为被行业构造认证的 普遍应用的规范。下面列出的几点注解它已领有壮大的手艺根底。接下来要视察的是其测试和安排若何睁开。

201 6年2月下旬,Bosch Rexroth、Schneider Electric、National Instruments和Kuka发布他们将联手开辟环球首个TSN测试平台。6 该测试平台旨在将不同营业流量整合到以太网TSN网络上。它 将测试TSN的多供应商互操作性,以及其平安特点、功能、延 迟、与基于云的操纵体系的集成。

National Instruments 掌管测试平台开辟事情。其高管之一Eric Starkloff 评论述,TSN是“工业物联网将来进展的需要前提”, 并夸大其从业余视听手艺进展到现在的融合式确定性以太网, 堪称前进惊人。工业物联网的局限大概极其泛博,但许多企业 在懂得和应用其上风方面仍有很长的路要走。一个成熟和普遍 接纳的TSN将有助于他们杀青目的。

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