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什么是TSN？

Karl Weber博士：“時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（Time Sensitive Network）是一組可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)能力以加速完成特定服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)。TSN處理數(shù)據(jù)高速通道（stream） – 一個(gè)Talker可以在一定時(shí)間間隔內(nèi)向一個(gè)或多個(gè)Listener發(fā)送特定數(shù)量的數(shù)據(jù)。這提供了一組網(wǎng)絡(luò)中的特權(quán)通道。理想情況下，該通道傳輸信息時(shí)不會(huì)因其他通信沖突而產(chǎn)生延遲。

IEEE 802.1中規(guī)定了一套TSN標(biāo)準(zhǔn)，并將在未來(lái)幾年得以完善。由于TSN提供了很多選項(xiàng)，行規(guī)可以確保在特定網(wǎng)段間的互操作性。行規(guī)定義由幾個(gè)組織共同完成。IEC與IEEE 802.1協(xié)作開(kāi)始制定用于工業(yè)應(yīng)用核心功能行規(guī)，ETG則負(fù)責(zé)EtherCAT適配的部分。”

EtherCAT增加對(duì)TSN的適配有哪些優(yōu)勢(shì)？誰(shuí)將從中受益？

“EtherCAT運(yùn)行在現(xiàn)場(chǎng)層和機(jī)器之間的協(xié)調(diào)控制層。在某些應(yīng)用中，可能需要異構(gòu)結(jié)構(gòu)，例如音頻/視頻和廣泛的IT通信與EtherCAT的使用相結(jié)合。該用例在EtherCAT初始階段已經(jīng)定義，但在傳統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)中與EtherCAT的操作難以達(dá)到一般級(jí)別的實(shí)時(shí)功能。而TSN專注于此類應(yīng)用，通過(guò)增加一個(gè)非常精簡(jiǎn)的適配層而無(wú)需EtherCAT特定元器件即可實(shí)現(xiàn)這兩種技術(shù)的結(jié)合。

另一個(gè)直接的用例是將單個(gè)TSN接口的多個(gè)通道連接多個(gè)EtherCAT網(wǎng)段。這提高了配置EtherCAT主站上有限的以太網(wǎng)接口的可擴(kuò)展性。TSN支持多臺(tái)機(jī)器的同步運(yùn)行– 因此顯著提高了交互的質(zhì)量。

它為復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)提供了很多選項(xiàng)，僅需少量TSN即可滿足這類應(yīng)用需求。”

TSN能否取代傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)？

“TSN嵌入在IEEE 802技術(shù)中，有助于協(xié)調(diào)通信，它會(huì)消除一些不必要的沖突，但不會(huì)改變基本規(guī)則。

TSN的兩個(gè)主要性能缺陷是無(wú)法改變的，即針對(duì)小數(shù)據(jù)量的以太網(wǎng)幀處理效率以及復(fù)雜且耗時(shí)的轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)程。因此，EtherCAT在典型的IO網(wǎng)段的性能比TSN高出近十倍。TSN只是一個(gè)基本的通信標(biāo)準(zhǔn)，且不提供應(yīng)用層。

因此，TSN能很好地應(yīng)用于廣義通信中，但它不是專用的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。與TSN相結(jié)合的高效現(xiàn)場(chǎng)總線才是兩種通信世界的最佳選擇。”

您如何評(píng)估TSN未來(lái)的發(fā)展？

“截至目前，TSN規(guī)范尚未完成。TSN的真正優(yōu)勢(shì)在于增強(qiáng)了包括很多機(jī)器在內(nèi)的本地網(wǎng)絡(luò)的性能。它未來(lái)的發(fā)展必然會(huì)降低當(dāng)前機(jī)器到機(jī)器網(wǎng)絡(luò)器件的復(fù)雜性。這將需要一個(gè)通用的協(xié)議基礎(chǔ)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，并且兩者都需要可以在機(jī)器層進(jìn)行有效處理的器件。

TSN只是加強(qiáng)機(jī)器到機(jī)器網(wǎng)絡(luò)的第一步，而TSN配置和控制器件將在未來(lái)的迭代步驟中涉及。我們的目標(biāo)是能盡快提供在機(jī)器層的穩(wěn)定版本。

在未來(lái)的自動(dòng)化系統(tǒng)中，如何組織通信將比通信特性本身更重要。這就是為什么EtherCAT保留了現(xiàn)有元器件并提供了單獨(dú)對(duì)TSN功能的適配。因此，我們可以支持更強(qiáng)大的功能，并保護(hù)您對(duì)EtherCAT的資產(chǎn)投入。”

Karl Weber博士是ETG總部的EtherCAT專家，也是IEEE多個(gè)工作組的成員

關(guān)于EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)（ETG）

EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)是一個(gè)來(lái)自于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的重要用戶和領(lǐng)先的自動(dòng)化供應(yīng)商支持，推廣并完善EtherCAT技術(shù)的組織。擁有來(lái)自65個(gè)國(guó)家的4600多家會(huì)員公司的EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)目前成為全球最大的現(xiàn)場(chǎng)總線組織。該協(xié)會(huì)創(chuàng)立于2003年，也是成長(zhǎng)速度最快的現(xiàn)場(chǎng)總線組織。

關(guān)于EtherCAT®：

EtherCAT是工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，以高性能，低成本，使用簡(jiǎn)單且靈活的拓?fù)錇樘攸c(diǎn)。該技術(shù)在2003年引入市場(chǎng)并在2007年成為IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和SEMI標(biāo)準(zhǔn)。EtherCAT是一項(xiàng)開(kāi)放的技術(shù)：任何人都可以實(shí)施或者使用它。