TSN：时间敏感网络
推动统一以改善成本和性能
时间敏感网络 (TSN) 是一种将以太网的大带宽能力与实时现场总线的确定性相结合的技术，所有这些都基于IEEE 802规定的供应商中立标准。
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概述
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了解TSN
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推动TSN发展
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TSN解决方案
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TSN资源
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常见问答
近年来，机器智能和机器人技术取得了惊人的进步，推动了自动化，特别是工业自动化和汽车控制的进步。
了解自动化网络如何变化
TSN通过提供高带宽和可靠、可信赖的实时通信，为现代工业自动化网络带来诸多好处。
为何选择TSN
TSN可用于多种应用，这不仅是因为技术优势，还因为其较低的总体拥有成本 (TCO)。用TSN交换机替换现有交换机可能会增加成本，但这通常比复制网络和维护额外网络的成本要低。
在自动化网络中，TSN可以将众多小型、互不相连的网络融合到一个统一的网络结构中。这种新网络可以适应更大规模的实时通信需求，同时为后台数据提供更多的传输带宽。请查看一些展示不同市场中网络融合优势的用例。
体验我们具有TSN功能的产品组合
Belden致力于进一步发展TSN技术，并提供具有最高质量标准的工业以太网交换机。探索我们不断扩展的具有TSN功能的设备和软件解决方案组合，确保可靠的供应商独立通信。
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Din轨道交换机
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IP67交换机
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软件
Hirschmann管理型快速/千兆位以太网交换机 - RSPE可扩展
- 面向未来的设计和最佳的投资保护 - 得益于媒体模块提供的最大灵活性
- 系统和机器的最大生产率 - 得益于完全无中断的数据通信
- 面向未来的互操作性 - 基于国际IEC62439标准的内置PRP和HSR
- 经济高效的解决方案 - 易于添加的媒体模块和PoE/PoE+端口可为终端设备提供经济高效的电源
Hirschmann下一代小巧型快速/千兆以太网交换机 - BOBCAT
- 高级安全性 - 包括线速访问列表和自动拒绝服务攻击防护
- 数据精准传输——通过TSN技术同时支持网络上的多种服务
- 为未来发展做好准备 - 增加带宽和速度能力
- 增加正常运行时间 - 广泛支持冗余机制，如MRP、HSR和PRP
- 完美配置 - 交换机支持4至28个端口，具有第2层和第3层功能
Hirschmann管理型快速/千兆以太网IP67交换机和路由器 - OCTOPUS
- 坚固小巧的外壳 - 确保在机械压力、湿度、污垢、灰尘、冲击、振动、热和冷方面达到最高工业保护等级(IP67/IP65)。
- 扩展的功能范围 - 交换机提供从8到28端口、快速以太网和千兆以太网型号，具有用于双绞线缆或光纤端口的抗震连接器
- 降低布线成本 - 交换机可以根据需要经常级联 - 允许实施具有到达各个设备的短路径的分散式网络
- 最佳标准符合度 - 确保最大的长期可行性，这意味着系统可以在必要时经济高效地扩展
Hirschmann操作系统 - HiOS
- 安全性 - 构建安全网络基础的全面功能
- 冗余 - 匹配工业网络拓扑的多种技术，包括 MRP、MSTP、PRP、HSR、DLR和VRRP
- 面向未来 - 定期软件更新，加上品牌无关的内置OPC UA服务器，以桥接各级自动化之间的通信
- 实时通信 - 免费、嵌入式且易于配置的TSN功能，无需特殊硬件、软件或知识
- IT/OT融合 - 办公和工业管理协议，促进IT和OT网络的融合
Hirschmann Industrial HiVision网络管理软件
Hirschmann Industrial HiVision
- 可操作 - 通过网络仪表板获得关键性能指标的即时可见性，允许及时进行补救，从而提高正常运行时间和安全性
- 节省时间 - 使用MultiConfig轻松识别、映射和配置所有网络基础设施，包括来自任何制造商的支持SNMP的设备，即使在实时操作期间也是如此
- 性能保证 - 下载免费版本的软件供您无限使用，在购买前充分体验其优点
工业自动化的转变
工业自动化市场受到从工业3.0向工业4.0.或智能工厂（工业物联网（IIoT）的一部分）过渡的推动。这种转变通常被描述为从自动化金字塔到自动化支柱的转变。
工业界沿用了几十年的金字塔模型，严格区分了从工厂车间（现场层）到顶部管理系统的功能层。实时数据通信通常是在传感器和执行器所在的现场层，以及现场层和控制器层之间进行。
IIoT（工业4.0）生产环境中的自动化支柱在工厂车间仍然有一个现场层，但现场层的传感器总数大大增加，以便对制造功能进行更严格的分析和控制。
在自动化支柱中，控制器层消失。一些控制功能作为分布式控制单元转移到现场层，用于实现极其快速和可靠的反应，例如安全功能。其他控制单元作为集中控制单元（“虚拟PLC”）进入管理层（工厂主干）。
虚拟控制功能亦即虚拟可编程逻辑控制器（PLC）托管在本地自动化云中，通过连接层直接与生产过程交互。PLC的虚拟化提供了最大的灵活性；它们可以添加和删除，计算能力可以分配到最需要的地方。工厂主干中的应用程序甚至不需要在物理上靠近现场层应用程序。它们可以位于任何地方：在IT部门，甚至在远离工厂的数据中心，这取决于应用程序允许的最大端到端时延（延迟）。控制过程中的这种灵活性转化为生产过程中的灵活性。
现场层和工厂主干网之间是连接层。现场层和连接层都需要高速、低延迟的网络性能。此外，连接层承载低优先级的后台流量，其方式不能减慢时间关键型的流量。这就是TSN的用武之地。
图：从自动化金字塔到自动化支柱的转变。
认识到IIoT环境中对TSN的需求
自动化支柱中的连接层可以被视为工厂主干和现场层之间的信息高速公路。流量由关键任务数据和非紧急数据组成。连接层需要让所有流量到达目的地，但关键任务数据很紧急；它需要准时到达目的地。在构建同时承载紧急和非紧急流量的网络时，您有四种选择：
- 使用TSN，它可以让紧急和非紧急数据共享网络连接，同时防止非紧急的流量阻碍相对更紧急的流量的流动。
- 为不同的应用程序构建单独的网络，这是一种高成本的选择。
- 大规模扩大网络基础设施，这是一种广泛使用但极其昂贵的方法，称为带宽过度配置。
- 忍受关键任务数据的流量延迟，这通常不是一个可行的选择。
在这四个选择中，明确的选择是第一个：使用TSN。
TSN - 关键任务网络的新发展
在高度自动化的系统中，实时通信必不可少，有时甚至至关重要。想象一下，一辆自动驾驶汽车在刹车时犹豫不决，或者装配线上的机器人从同步它们动作的计算机接收到延迟的指令。
包括EtherCAT、PROFINET IRT和Sercos III在内的多种实时通信技术用于确保及时通信，但它们存在兼容性问题，并且对未来增强功能（如增加带宽）的支持有限（如有）。
时间敏感网络克服了这些限制，提供以下三个要素：
- 可靠的实时通信
- 高带宽以适应流经自动化网络的大量传感器和后台数据
- 向后兼容以太网设备
TSN面向未来的以太网网络
TSN将IEEE* 802以太网提升到新的水平，以满足当今和未来自动化网络的要求。TSN提供前所未有的低端到端延迟，以及具有极低抖动的帧传输精度，超越了标准化IEEE 802.1技术所能达到的任何水平。IEEE 802.1和IEEE 802.3中的标准化确保了不同供应商之间的互操作性、广泛的市场范围、随着未来以太网速度增加的可扩展性和投资安全性。
* 电气和电子工程师协会
自11月2018日在OPC基金会建立现场级通信（FLC）计划以来，很明显：OPC UA和IEEE TSN的技术组合作为一种供应商中立的通信技术不仅在纸面上，而且在技术实现上都得到了广泛的支持。Belden从一开始就支持这一发展。
- Belden是TSN工业以太网的先驱，并不断重新完善该技术的极限。
- Belden擅长时间同步。Hirschmann开关用于需要精确计时的最苛刻应用。
- Belden 网络管理软件解决方案支持现代lloT网络的整合和运行。
TSN的适用范围
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TSN资源
TSN代表什么？
TSN（时间敏感型网络）是一组标准，可通过标准以太网网络实现确定性消息传递。根据电气和电子工程师协会 (IEEE) 的定义，TSN涉及一种网络流量管理形式，以确保端到端传输延迟的不可协商时间范围。
延迟和抖动有什么区别？
延迟= 数据从A点传输到B点所用的时间
抖动= 延迟的任何变化
例如，假设您必须在某个特定时间赴约。您上网，绘制路线图，发现需要30分钟才能到达那里。您在智能手机的GPS应用程序中输入目的地，它给出相同的估计：30分钟。事实上，您以前曾驾车到过那里，而且总是需要30分钟。这就是延迟。
在约会前30分钟，您赶忙上车，开始开车赴约。10分钟后，您被堵在路上。您不知道延误会有多长时间。这就是抖动。
什么是OPC？
OPC是工业自动化领域和其他行业中安全可靠的数据交换的互操作性标准。它独立于平台，可确保来自多个供应商的设备之间的信息无缝流动。OPC基金会负责该标准的制定和维护。
OPC标准是由行业供应商、最终用户和软件开发商制定的一系列规范。这些规范定义了客户端和服务器以及服务器和服务器之间的接口，包括访问实时数据、监控警报和事件、访问历史数据和其他应用程序。
OPC和OPC UA有什么区别？
2008年发布的OPC统一架构 (UA) 是一种独立于平台的面向服务型架构，它将各个OPC Classic规范的所有功能集成到一个可扩展的框架中。
这种多层方法实现了最初的设计规范目标：
- 功能等同性：所有的COM OPC Classic规范都映射到UA上
- 平台独立性：从嵌入式微控制器到基于云的基础设施
- 安全性：加密、认证和审计
- 可扩展性：能够在不影响现有应用程序的情况下添加新功能
- 综合信息建模：用于定义复杂信息
转换到OPC UA over TSN的主要优势是什么？
通过结合使用OPC UA和TSN这样的开放和标准技术，工业自动化市场可以避免现场总线供应商简单地在TSN上增加新的专有技术层的危险。OPC UA over TSN满足了工业应用的所有严格要求，同时提供企业IT的所有灵活性和互操作性。
- 完全开放、标准和可互操作的通信
- 关键消息的精确时间和保证传递
- 关键流量和非关键流量汇聚在一个对用户透明的网络上
- 基于应用需求的自动化和动态网络配置
- 无处不在，无需网关即可从传感器连接到云端
- 向后和向前兼容，集成现有以太网设备