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想象一下，當你在工廠里，周圍的機械、輸送系統和工件不斷地相互通信，以提高自動化、靈活性和效率。這樣的智能工業生產環境場景聽起來可能有點科幻，但事實上，它的第一步，即互聯網工廠，正在迅速成為常態。

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工業物聯網工業物聯網（IIoT）其中，每個應用場景都依賴于輔助通信網絡在可靠和可預先計算的時間框架內向目標發送信息并接收其響應的能力。隨著越來越多的企業使用網絡設備，依賴智能工廠場景，連接問題（工廠運動部件之間的物理碰撞）和網絡傳輸延遲的可能性將增加。在運動控制場景中，即使設備之間的數據信號延遲只有一毫秒，也會對生產線造成嚴重損壞，給企業造成數百萬美元的損失。

數據流豐富帶來的新挑戰

速度、實時通信和真實確定性對當今工業應用的成功至關重要。隨著IIoT隨著數據的興起和相應的涌入，我們發現流量和帶寬問題越來越突出。自動化網絡在一定程度上總是有實時要求，但隨著越來越多的傳感器進入現場層面，帶寬和不同流量類型的共存已成為工廠骨干網絡上行通道的一個重要問題。當時間關鍵流量與后臺流量共享相同的網絡基礎設施時，標準以太網無法提供可靠的實時保證。

電氣與電子工程師協會協會（IEEE）目前正在參與敏感網絡的開發（TSN），它是一項新技術，旨在提高標準以太網的可靠性，通過容錯機制、關鍵時間流標準以太網的可靠性。

TSN可為標準IEEE 802.以太網和802.3提供了新的確定性水平。IIoT應用中工作的自動化網絡設計師可以更簡單地擴展工藝流程，更好地提供實時信息，傳輸和充分利用以太網的可用帶寬，而不用擔心關鍵時間通信的中斷。

TSN找根問底：網絡設計師必須掌握的情況

TSN它包含一系列能夠滿足確定性數據傳輸要求的標準和機制。這些不同的機制必須通過標準配置在網絡和各種網絡設備上實施。

IEEE提出了三種不同TSN目前，配置模式正處于標準化過程中。每種模式在網絡基礎設施要求的傳模式存在細微差異：

?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送器和接收器。集中網絡配置（CNC）根據網絡拓撲上的信息和分配的預留資源計算新數據流的間隙，然后配置相關網絡參與者。

?分散模式：與集中模式完全不同的是，分散模式需要通過網絡分發終端設備。TSN該機制的共同配置是基于每個設備的本地信息。終端設備向第一個網絡設備（交換機）提交要求，然后通過該設備將信息分發給網絡的其他部分。

?混合模式：該模式將集中模式與分散模式相結合，并保留了終端設備向第一臺以太網交換機提交要求的概念。TSN配置是集中的，因為第一臺交換機可以轉發要求CNC。該方法的優點是，終端設備只需支持單一的配置協議，絡可以集中或分散管理。

這三種模式的共同點在于自動配置，可以保證TSN網絡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

要配置網絡，必須確定和激活必要的網絡TSN機制。發送設備或發送器發布數據流的相關信息，包括各種識別特征，如流組廣播媒體訪問控制（MAC）優先考慮地址和服務類型。如果被稱為接收器的終端設備對數據流感興趣，可以在上述信息的幫助下注冊并接收數據流的相關數據包。需要配置什么？TSN該機制取決于需要發送的數據流的要求，以及傳輸路徑上所有以太網交換機的功能。

TSN組件：設計師需要什么來創建一個成功的網絡？

TSN為基于以太網的數據通信增加了一定程度的確定性，甚至可以滿足現代控制網絡的最高要求。TSN擁有各種強大的組件，正是它們使它們TSN在工業應用中取得巨大成功：

1.時間感知調度器：根據IEEE 802.1Qbv的要求，TSN時間感知調度器的核心組件之一（TAS）基于服務類型，引入了一種可能性（CoS）傳統的以太網幀數據傳輸是通過優先級和傳輸時間來調度的。它可以確保數據在指定的時間點轉發和交付。

TAS將時間分成等長的離散片段稱為周期，以便根據實時要求為數據包的傳輸提供特殊間隙。

2.盡力而為（Best Effort）以太網流量：在TAS在此幫助下，我們可以暫時中斷以太網流量的傳輸，以便在保留高優先流量的間隙內轉發時間敏感數據流量。TAS允許對數據流量的定期實時數據進行優先排序，以便只有實時數據包才能在保留高優先流量的間隙內訪問網絡媒體。

TAS利用以太網報頭虛擬局域網標簽中的服務類型優先級來區分高優先級流量和后臺流量。

3.門控列表：門控列表確定允許在周期內的特定時間點發送哪個流量隊列。該組件可以顯示特定項目將處于活動狀態的時間長度TAS每個網絡設備的每個端口都可以配置重要的組成部分。

4.隱式保護帶：保護帶及TAS一起引入，可以在傳輸門關閉前抑制以太網幀的最大尺寸，防止傳輸可能侵入后續間隙，破壞以太網幀的實時保證。當使用存儲-轉發切換功能時，我們可以考慮準備傳輸的數據包的長度，然后決定是否在傳輸門關閉前發送。

5.準確的時間協議:時間同步TSN網絡是強制性要求。如果所有網絡設備對時間沒有統一的理解，TAS由于間隙也需要同步，因此等待調度機制無法發揮作用。TSN時間同步可以使用任何方法，但可以根據IEEE 精確的時間協議是自動化網絡分配時間的推薦解決方案。

6.流量整形外科：流量整形外科是機制，允許保留最多Richtek代理大帶寬，以便在定義的觀察期內傳輸敏感的時間數據。然后，需要傳輸的數據流量從相應的流量整形外科轉換為某種類型和形式，以確保一定的延遲限制。TSN及其前身技術音視頻橋（AVB）目前給出了三種整形器，有的已經全面規范，有的正在規范:

?IEEE 802.1Qav—來自于AVB基于信用量的整形器技術（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，并盡最大努力使數據流量不會明顯中斷。然而，這種整形手術器不能提供準確的時間保證。

?IEEE P802.1Qch—循環隊列和轉發整形器（The Cyclic queuing and forwarding shaper）對傳輸時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周期開始時收集通過保留帶寬接收到的數據幀作為優先流量發送。例如，它非常適合流程自動化中的循環數據傳輸。

?IEEE P802.1Qcr—異步流量整形器（The Asynchronous traffic shaper）不需要時間同步機制，所以優先數據包傳輸最適合時間同步本身。

其他正在開發的新機制，如IEEE P802.1Qci，允許丟棄分配到錯誤間隙的數據幀。它還允許監督和丟棄超過預留帶寬的實時數據流。

TSN：IIoT應用的未來和高效生產

隨著TSN隨著以太網的不斷發展，它將帶來標準化、普遍、可互操作的以太網。這些網絡可以提供可計算的、有保證的端到端延遲、高度有限的延遲波動和極低的丟包率。這些優點IIoT應用無價，實時以太網可以節約成本，保證安全。

有些TSN標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中仍處于標準化過程中仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中，有些標準仍處于標準化過程中仍處于標準化過程中仍處于標準化過程中仍處于標準化過程中，有些標準處于標準化過程中，有標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準仍處于標準化過程中標準仍處于標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準過程中標準化過程中標準仍處于標準仍處于標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化過程中標準化標準化標準化標準化標準TSN標準（如TAS）已制定完成。由于IEEE802.1采用模塊化方法，目前可用TSN未來仍可使用機制安裝和實施的各種網絡。對于在IIoT對于在應用中工作的網絡設計人員來說，了解網絡設計人員很重要TSN是什么以及如何實現這個網絡，以便為工業網絡的未來做好準備。事實上，未來并不遙遠，但很多人還沒有意識到。