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想象一下，當(dāng)你在工廠里，周圍的機(jī)械、輸送系統(tǒng)和工件不斷地相互通信，以提高自動(dòng)化、靈活性和效率。這樣的智能工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境場景聽起來可能有點(diǎn)科幻，但事實(shí)上，它的第一步，即互聯(lián)網(wǎng)工廠，正在迅速成為常態(tài)。

芯片采購網(wǎng)專注于整合國內(nèi)外授權(quán)IC代理商現(xiàn)貨資源，芯片庫存實(shí)時(shí)查詢，行業(yè)價(jià)格合理，采購方便IC芯片，國內(nèi)專業(yè)芯片采購平臺(tái)。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）其中，每個(gè)應(yīng)用場景都依賴于輔助通信網(wǎng)絡(luò)在可靠和可預(yù)先計(jì)算的時(shí)間框架內(nèi)向目標(biāo)發(fā)送信息并接收其響應(yīng)的能力。隨著越來越多的企業(yè)使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，依賴智能工廠場景，連接問題（工廠運(yùn)動(dòng)部件之間的物理碰撞）和網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲的可能性將增加。在運(yùn)動(dòng)控制場景中，即使設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信號延遲只有一毫秒，也會(huì)對生產(chǎn)線造成嚴(yán)重?fù)p壞，給企業(yè)造成數(shù)百萬美元的損失。

數(shù)據(jù)流豐富帶來的新挑戰(zhàn)

速度、實(shí)時(shí)通信和真實(shí)確定性對當(dāng)今工業(yè)應(yīng)用的成功至關(guān)重要。隨著IIoT隨著數(shù)據(jù)的興起和相應(yīng)的涌入，我們發(fā)現(xiàn)流量和帶寬問題越來越突出。自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)在一定程度上總是有實(shí)時(shí)要求，但隨著越來越多的傳感器進(jìn)入現(xiàn)場層面，帶寬和不同流量類型的共存已成為工廠骨干網(wǎng)絡(luò)上行通道的一個(gè)重要問題。當(dāng)時(shí)間關(guān)鍵流量與后臺(tái)流量共享相同的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)無法提供可靠的實(shí)時(shí)保證。

電氣與電子工程師協(xié)會(huì)協(xié)會(huì)（IEEE）目前正在參與敏感網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)（TSN），它是一項(xiàng)新技術(shù)，旨在提高標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的可靠性，通過容錯(cuò)機(jī)制、關(guān)鍵時(shí)間流標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的可靠性。

TSN可為標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.以太網(wǎng)和802.3提供了新的確定性水平。IIoT應(yīng)用中工作的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)師可以更簡單地?cái)U(kuò)展工藝流程，更好地提供實(shí)時(shí)信息，傳輸和充分利用以太網(wǎng)的可用帶寬，而不用擔(dān)心關(guān)鍵時(shí)間通信的中斷。

TSN找根問底：網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)師必須掌握的情況

TSN它包含一系列能夠滿足確定性數(shù)據(jù)傳輸要求的標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)制。這些不同的機(jī)制必須通過標(biāo)準(zhǔn)配置在網(wǎng)絡(luò)和各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上實(shí)施。

IEEE提出了三種不同TSN目前，配置模式正處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中。每種模式在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施要求的傳模式存在細(xì)微差異：

?集中模式：在邏輯集中配置的情況下，通過直接端到端連接通信發(fā)送器和接收器。集中網(wǎng)絡(luò)配置（CNC）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖系男畔⒑头峙涞念A(yù)留資源計(jì)算新數(shù)據(jù)流的間隙，然后配置相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參與者。

?分散模式：與集中模式完全不同的是，分散模式需要通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)終端設(shè)備。TSN該機(jī)制的共同配置是基于每個(gè)設(shè)備的本地信息。終端設(shè)備向第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)）提交要求，然后通過該設(shè)備將信息分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)的其他部分。

?混合模式：該模式將集中模式與分散模式相結(jié)合，并保留了終端設(shè)備向第一臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)提交要求的概念。TSN配置是集中的，因?yàn)榈谝慌_(tái)交換機(jī)可以轉(zhuǎn)發(fā)要求CNC。該方法的優(yōu)點(diǎn)是，終端設(shè)備只需支持單一的配置協(xié)議，絡(luò)可以集中或分散管理。

這三種模式的共同點(diǎn)在于自動(dòng)配置，可以保證TSN網(wǎng)絡(luò)處理可以保持可管理性。

基本的TSN配置過程：它是什么樣子的

要配置網(wǎng)絡(luò)，必須確定和激活必要的網(wǎng)絡(luò)TSN機(jī)制。發(fā)送設(shè)備或發(fā)送器發(fā)布數(shù)據(jù)流的相關(guān)信息，包括各種識別特征，如流組廣播媒體訪問控制（MAC）優(yōu)先考慮地址和服務(wù)類型。如果被稱為接收器的終端設(shè)備對數(shù)據(jù)流感興趣，可以在上述信息的幫助下注冊并接收數(shù)據(jù)流的相關(guān)數(shù)據(jù)包。需要配置什么？TSN該機(jī)制取決于需要發(fā)送的數(shù)據(jù)流的要求，以及傳輸路徑上所有以太網(wǎng)交換機(jī)的功能。

TSN組件：設(shè)計(jì)師需要什么來創(chuàng)建一個(gè)成功的網(wǎng)絡(luò)？

TSN為基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信增加了一定程度的確定性，甚至可以滿足現(xiàn)代控制網(wǎng)絡(luò)的最高要求。TSN擁有各種強(qiáng)大的組件，正是它們使它們TSN在工業(yè)應(yīng)用中取得巨大成功：

1.時(shí)間感知調(diào)度器：根據(jù)IEEE 802.1Qbv的要求，TSN時(shí)間感知調(diào)度器的核心組件之一（TAS）基于服務(wù)類型，引入了一種可能性（CoS）傳統(tǒng)的以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)傳輸是通過優(yōu)先級和傳輸時(shí)間來調(diào)度的。它可以確保數(shù)據(jù)在指定的時(shí)間點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)和交付。

TAS將時(shí)間分成等長的離散片段稱為周期，以便根據(jù)實(shí)時(shí)要求為數(shù)據(jù)包的傳輸提供特殊間隙。

2.盡力而為（Best Effort）以太網(wǎng)流量：在TAS在此幫助下，我們可以暫時(shí)中斷以太網(wǎng)流量的傳輸，以便在保留高優(yōu)先流量的間隙內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間敏感數(shù)據(jù)流量。TAS允許對數(shù)據(jù)流量的定期實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先排序，以便只有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包才能在保留高優(yōu)先流量的間隙內(nèi)訪問網(wǎng)絡(luò)媒體。

TAS利用以太網(wǎng)報(bào)頭虛擬局域網(wǎng)標(biāo)簽中的服務(wù)類型優(yōu)先級來區(qū)分高優(yōu)先級流量和后臺(tái)流量。

3.門控列表：門控列表確定允許在周期內(nèi)的特定時(shí)間點(diǎn)發(fā)送哪個(gè)流量隊(duì)列。該組件可以顯示特定項(xiàng)目將處于活動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間長度TAS每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的每個(gè)端口都可以配置重要的組成部分。

4.隱式保護(hù)帶：保護(hù)帶及TAS一起引入，可以在傳輸門關(guān)閉前抑制以太網(wǎng)幀的最大尺寸，防止傳輸可能侵入后續(xù)間隙，破壞以太網(wǎng)幀的實(shí)時(shí)保證。當(dāng)使用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)切換功能時(shí)，我們可以考慮準(zhǔn)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的長度，然后決定是否在傳輸門關(guān)閉前發(fā)送。

5.準(zhǔn)確的時(shí)間協(xié)議:時(shí)間同步TSN網(wǎng)絡(luò)是強(qiáng)制性要求。如果所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對時(shí)間沒有統(tǒng)一的理解，TAS由于間隙也需要同步，因此等待調(diào)度機(jī)制無法發(fā)揮作用。TSN時(shí)間同步可以使用任何方法，但可以根據(jù)IEEE 精確的時(shí)間協(xié)議是自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)分配時(shí)間的推薦解決方案。

6.流量整形外科：流量整形外科是機(jī)制，允許保留最多Richtek代理大帶寬，以便在定義的觀察期內(nèi)傳輸敏感的時(shí)間數(shù)據(jù)。然后，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量從相應(yīng)的流量整形外科轉(zhuǎn)換為某種類型和形式，以確保一定的延遲限制。TSN及其前身技術(shù)音視頻橋（AVB）目前給出了三種整形器，有的已經(jīng)全面規(guī)范，有的正在規(guī)范:

?IEEE 802.1Qav—來自于AVB基于信用量的整形器技術(shù)（The Credit-based shaper）它可以確保在觀察期間為音頻/視頻傳輸提供最大所需的帶寬，并盡最大努力使數(shù)據(jù)流量不會(huì)明顯中斷。然而，這種整形手術(shù)器不能提供準(zhǔn)確的時(shí)間保證。

?IEEE P802.1Qch—循環(huán)隊(duì)列和轉(zhuǎn)發(fā)整形器（The Cyclic queuing and forwarding shaper）對傳輸時(shí)間精度的要求顯著降低。該流量整形外科的功能是在下一個(gè)周期開始時(shí)收集通過保留帶寬接收到的數(shù)據(jù)幀作為優(yōu)先流量發(fā)送。例如，它非常適合流程自動(dòng)化中的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸。

?IEEE P802.1Qcr—異步流量整形器（The Asynchronous traffic shaper）不需要時(shí)間同步機(jī)制，所以優(yōu)先數(shù)據(jù)包傳輸最適合時(shí)間同步本身。

其他正在開發(fā)的新機(jī)制，如IEEE P802.1Qci，允許丟棄分配到錯(cuò)誤間隙的數(shù)據(jù)幀。它還允許監(jiān)督和丟棄超過預(yù)留帶寬的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。

TSN：IIoT應(yīng)用的未來和高效生產(chǎn)

隨著TSN隨著以太網(wǎng)的不斷發(fā)展，它將帶來標(biāo)準(zhǔn)化、普遍、可互操作的以太網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)可以提供可計(jì)算的、有保證的端到端延遲、高度有限的延遲波動(dòng)和極低的丟包率。這些優(yōu)點(diǎn)IIoT應(yīng)用無價(jià)，實(shí)時(shí)以太網(wǎng)可以節(jié)約成本，保證安全。

有些TSN標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有些標(biāo)準(zhǔn)處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，有標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)仍處于標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化過程中標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)TSN標(biāo)準(zhǔn)（如TAS）已制定完成。由于IEEE802.1采用模塊化方法，目前可用TSN未來仍可使用機(jī)制安裝和實(shí)施的各種網(wǎng)絡(luò)。對于在IIoT對于在應(yīng)用中工作的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員來說，了解網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員很重要TSN是什么以及如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以便為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的未來做好準(zhǔn)備。事實(shí)上，未來并不遙遠(yuǎn)，但很多人還沒有意識到。