TSN的十個(gè)要點(diǎn)

很多工程師朋友從工業(yè)或者汽車行業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中了解到TSN，但是對TSN的具體內(nèi)容卻不了解。這篇文章整理出一些有關(guān)TSN的關(guān)鍵點(diǎn)，幫助大家在學(xué)習(xí)TSN技術(shù)和應(yīng)用的時(shí)候先初步了解它。

1. TSN在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上做改進(jìn)

TSN并不是新技術(shù)，而是對現(xiàn)有以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的改進(jìn)。以太網(wǎng)的一些現(xiàn)有協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)可以很好地確保跨網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｈ绻ㄟ^以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，這些協(xié)議將保證它會(huì)到達(dá)目的地。但是傳統(tǒng)以太網(wǎng)無法保證數(shù)據(jù)何時(shí)到達(dá)目的地。數(shù)據(jù)可能會(huì)陷入交換機(jī)隊(duì)列中，從而延遲其到達(dá)時(shí)間。對于我們平時(shí)上網(wǎng)，這些延遲通常可以忽略，當(dāng)您打開文件或打印文檔時(shí)，延遲不會(huì)對操作產(chǎn)生什么影響。對于要求實(shí)時(shí)通信的應(yīng)用（例如自動(dòng)駕駛汽車），這些延遲有可能會(huì)是致命的。TSN工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它通過添加傳統(tǒng)以太網(wǎng)所缺乏的及時(shí)交付功能來保證數(shù)據(jù)按時(shí)到達(dá)目的地。

2. TSN向下兼容現(xiàn)有的以太網(wǎng)

TSN延續(xù)了與舊技術(shù)保持向下兼容的以太網(wǎng)傳統(tǒng)，這對于希望在現(xiàn)有以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)TSN的組織來說是個(gè)好消息。無需安裝特殊的網(wǎng)關(guān)或協(xié)議轉(zhuǎn)換器即可在現(xiàn)有環(huán)境中運(yùn)行TSN。

3. 時(shí)間很重要

TSN的關(guān)鍵就是讓整個(gè)網(wǎng)絡(luò)保持緊密的同步。因此定時(shí)至關(guān)重要，這體現(xiàn)在兩個(gè)最重要的TSN要求中:

1）時(shí)間同步：所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都必須約定當(dāng)前時(shí)間。這個(gè)時(shí)間不需要是準(zhǔn)確的世界時(shí)間，但是必須來自同一個(gè)通用的時(shí)間源。所有設(shè)備都將和該時(shí)間保持同步。

2）實(shí)時(shí)計(jì)劃：必須保證數(shù)據(jù)按計(jì)劃到達(dá)，即保證數(shù)據(jù)從出發(fā)點(diǎn)到達(dá)目的地所需的延遲時(shí)間是可以被預(yù)測的。

選擇TSN設(shè)備時(shí)，請記住，更好的時(shí)鐘同步將會(huì)導(dǎo)致TSN網(wǎng)絡(luò)更高效。

4. TSN是模塊化的

TSN是一系列標(biāo)準(zhǔn)，包括時(shí)間同步，實(shí)時(shí)通信和通信流預(yù)留。這種模塊化特性使網(wǎng)絡(luò)工程師能夠以最適合網(wǎng)絡(luò)預(yù)期應(yīng)用的方式選擇和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。具有TSN功能的設(shè)備不必支持所有TSN標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備制造商可以根據(jù)設(shè)備的使用情況選擇性地實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，但是他們必須聲明設(shè)備支持哪些標(biāo)準(zhǔn)。

5. TSN網(wǎng)絡(luò)需要配置

盡管傳統(tǒng)以太網(wǎng)是即插即用地，但TSN卻不是。要獲得實(shí)時(shí)通信的好處，必須配置TSN設(shè)備以仔細(xì)協(xié)調(diào)它們的發(fā)送和接收操作。在較小的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)上，可以選擇由管理員手動(dòng)配置。在更大，更復(fù)雜或動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)上，通常需要一種機(jī)制來完成自動(dòng)化配置。

6. TSN適用于自動(dòng)化應(yīng)用

TSN就像人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，它使大腦能夠協(xié)調(diào)所有身體功能和運(yùn)動(dòng)，而無需有意識(shí)地思考。TSN以類似的方式實(shí)現(xiàn)了所有傳感器，制動(dòng)器和機(jī)械之間的及時(shí)通信，因此它們可以相互協(xié)調(diào)或通過中央控制機(jī)制協(xié)調(diào)。TSN保證數(shù)據(jù)及時(shí)交付，使其非常適合自動(dòng)化應(yīng)用，尤其是以下兩個(gè)方面：1)工業(yè)自動(dòng)化2)車輛自動(dòng)化，例如自動(dòng)駕駛TSN的用途不僅限于自動(dòng)化應(yīng)用。在需要在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)上可靠傳輸不同流量優(yōu)先級的任何應(yīng)用中，都可以采用TSN實(shí)現(xiàn)。

7. 有保證的延遲而不是“低延遲”

TSN通常被描述為“低延遲”網(wǎng)絡(luò)通信，但是延遲比抖動(dòng)要小得多。在TSN中，重要的是要保證延遲時(shí)間，以確保數(shù)據(jù)在計(jì)劃到達(dá)的時(shí)間點(diǎn)準(zhǔn)確交付，不會(huì)早也不會(huì)晚。數(shù)據(jù)從出發(fā)點(diǎn)到目的地需要花費(fèi)多長時(shí)間并不會(huì)成為一個(gè)問題。只要延遲可以預(yù)測，接收方會(huì)按照延遲有計(jì)劃地接收數(shù)據(jù)。

8.TSN網(wǎng)絡(luò)也會(huì)對網(wǎng)絡(luò)上不支持TSN的設(shè)備有益處

即使一個(gè)或多個(gè)終端設(shè)備不支持TSN，TSN也可以提高以太網(wǎng)的整體性能。網(wǎng)絡(luò)的一部分上的兩個(gè)TSN兼容設(shè)備之間的任何網(wǎng)絡(luò)連接都可以配置為同步設(shè)備，并使用實(shí)時(shí)調(diào)度和其他TSN標(biāo)準(zhǔn)來保證設(shè)備之間的延遲。盡管TSN沒有對整個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，但網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將受益于網(wǎng)絡(luò)中這些已優(yōu)化部分之間更高效的通信。

9.TSN會(huì)產(chǎn)生新的網(wǎng)絡(luò)安全問題

由于TSN非常依賴時(shí)間同步和調(diào)度，因此它會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)安全問題，其中包括：

1）網(wǎng)絡(luò)上的惡意攻擊可能會(huì)引入其他數(shù)據(jù)幀或更改幀優(yōu)先級，以中斷或延遲關(guān)鍵任務(wù)流量。

2）安全措施本身可能會(huì)消耗額外的CPU周期，以確保及時(shí)處理數(shù)據(jù)幀，從而影響時(shí)間。

但是，可以使用現(xiàn)有的安全技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)來保護(hù)TSN網(wǎng)絡(luò)。

10. TSN不必完全替換現(xiàn)有系統(tǒng)

對于一些特定供應(yīng)商提供的系統(tǒng)，只要進(jìn)行少量更改，例如僅修改主控制器，TSN就可以直接融入這些系統(tǒng)，讓它們成為支持實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的解決方案。這種靈活性允許使用TSN改進(jìn)現(xiàn)有系統(tǒng)，而不是完全替換它們