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相关TSN的15个题目

2019年05月28日 15:50:39 根源: 宋华振 说东道西

被页竞前段时间发明写“技能性”作品真是阅读量很低,大约大师需求少许高深易懂的初学话题比较好,恰恰和掌握工程的石林才同志常常会微信中议论少许技能话题,他对TSN不停比较感兴味是举措媒体的禀赋,虽然他不做技能但又特别勤学好问,我说要么你列出题目,我答复然后发布,相当于答复了大师的题目(这也不算是个采访—更像是个命题作文),如许的话会容易答复广泛体恤的题目—但又不会太技能,老石同志真是承袭着一直的实,给我列了15个题目,每个题目还包罗1-3个题目,统计了一下,总共相当于问了有28个题目,花费了我5000众字的时间—为了避免阅读太累,我再淘汰少许文字。

1.TSN是时间敏锐网络的意义,时间敏锐是什么意义?其他网络对时间不敏锐吗?有权衡目标吗?

答:说实话,最初2016年贝加莱总部先容TSN的时分,我认为这仿佛不像是一个工业自动化范畴的技能,因为像PROFINET、POWERLINK、EtherCAT等工业网络曾经可以抵达比较高的及时性目标,而且仿佛也极少碰到什么目今100μS轮回周期搞未必的案子,工业网络讲“Determistic”,即确定性网络,因为掌握是基于“等时同步”的,工业范畴早已完成“时间敏锐”。于是,就私人而言当时认为这个词是IT的人不了解工业而开辟出来的网络,因为TSN的最初描画是为以太网付与“确定性”、“及时性”传输才能,这是因为标准以太网是没有这个才能的,可是,及时以太网有这个才能。

那么,题目的要害哪里?TSN最要害的目标于“同一”网络的数据传输,即,周期性的掌握通信需乞降非周期的数据同一个网络中传输,才是TSN的中心诉求。

因为现的IT与OT交融进程中会碰到十分大的题目,即,周期性数据和非周期性数据往往需求通过两个网络传输,于是,你会发明掌握器各家都是两个网口,一个及时以太网,一个标准以太网,一般及时网络用语板滞与体系掌握,而标准网络用于办理级新闻的传输。

一般,权衡网络的QoS(QualityofService)目标包罗轮回周期、延迟、颤动这几个目标,一般来说,硬及时会百微秒这个级另外革新,颤动掌握几十个nS这个级别,延迟微秒级。没有特别的官方定义及时性,因为,运用场景差别。

2.TSN特性之一是及时性高,我们以往的现场总线、及时以太网不也有这个特性吗?比较这些TSN及时性方面也有优势吗?

答:尽管TSN的要害诉求于“同一”网络的传输,但颠末研发职员的计划,其调治机制也容许取得较高的及时呼应才能,目前贝加莱曾经开辟的千兆以太网的TSN测试下来颤动50nS(颤动一般描画的是最差状况),可以抵达的最速周期是10μS级,于是,关于现有的工业掌握而言,TSN的及时性是完备可以保证的。

和目前主流的及时以太网比TSN分明功用更高,据贝加莱总部的千兆测试数据显示高了18倍的全体功用(其测试是按照节点数、数据负载不时添加然后取功用的均值)。

3.TSN是怎样完成时间敏锐的呢?它是标准以太网标准上做了哪些改正吗?

答:TSN本身是一系列的标准,它包罗了时钟同步、数据调治与网络配备三个方面的要害标准,TSN仅指数据链道层的标准,这一点必需阐明,它可以采用IEEE802.3的以太网或IEEE802.3cg的标准网络来完成物理层,而数据链道层采用了桥接网络,以及差别的数据流调治的计谋,也便是Shaper-整形器,比如CBS基于信用的整形器、Qbv-时间感知整形器TAS、CQF-周期性排队与转发、ATS-异步传输整形器。念了解这个就得了解以太网本身是怎样传输的,然后就清楚TSN重假如TransmitSelection这个地方举行了计谋调治机制的计划。

3.1.jpg 

4.TSN这两年工业界越来越火,这个TSN源自哪里,是我们工业界独有吗?其他行业也叫TSN吗?举世谁主导这个标准啊?

答:TSN并非是源自工业界,TSN最早是音视频传输范畴,厥后汽车范畴于2012年修立IEEE802.1Q义务,而到工业曾经是2015年的事故了,修立了IEEE802.1TSN义务组。

汽车工业里他们一般称为AVB-AudioVideoBridge,是由IEEE802.1Qav、IEEE802.1AS和IEEE802.1Qat(曾经举措IEEE802.1Q的根底标准)构成。

航空航天范畴也有大宗时间敏锐型网络运用,他们可以称为AS6802,而工业范畴,IEC和IEEE协作,修立了IEC60802义务组用于完成TSN网络的互操作性标准订定。

目前TSN的促进构造是Avnu,包罗IIC、OPCUA基金会也到场了促进这项技能的义务,他们会和主要的Shaper厂商配合促进TSN技能的开展。

5.TSN以后是要成为标准以太网条约,而且比以前的标准以太网条约先辈,那是否意味着以后民用啥菝工业用的以太网条约都会成为TSN?

答:TSN是一项VLAN技能,即VituralLocalAreaNetwork,这分明定义了它是一个局域网,而且是一个虚拟的局域网,它不必必定成为啥菝和民用的通通通吃的标准,TSN域和非TSN域的区别于VLANID,即,进入TSN网络会被交换机给打上VLAN标签,然后借帮于TSN机制该网络中传输,但分开了TSN网络的时分,这个VLAN标签会被去除,它也可以变为一个标准以太网帧被传输。于是,TSN交换时机和一般交换机一同义务没有题目。

3.2.jpg 

于是,商业或民用网络并不是必需求变为TSN网络,这完备取决于运用本身的需求,特别是经济性目标,于是,假如没有特别的及时性需求的话,倒没有须要,目前TSN网络看来聚焦工业级IoT运用比较众。

6.为何这两年突然TSN就受到业界这么众人的体恤?它能办理哪些现办理不了的题目吗?

答:TSN火的启事便是大宗的物联网运用需求发生的,因为,你必需思索周期性和非周期性数据的同一网络传输题目,带宽的需求较之以往更大。

3.3.jpg 

你可以看到这个图中,描画了几个场景:

(1)音视频同步:实,假如你看中心电视台,你看到播音员的口型和语音会呈现差别步—这也属于质料题目,因为音频和视频没有同步,或者像大剧院里的音箱,你念念假如他们不行完成同步,就会呈现重复的声响,也属于数据传输质料的题目。

(2).ADAS,相关于古板的汽车而言,ADAS会需求众个激光雷达(比如前后三个),包罗平安体系,这些更众的不卡的在线欧洲AV网站都会带来带宽的需求较之以往更大。

(3).AR/VR、板滞视觉:这些技能工业场景更众的运用都会让带宽的需求变大。

于是,TSN是有实行的需求的,连接变得更为广泛,则需求更大的网络容量传输才能。

7.既然具有时间敏锐特性的以太网络有这么众优点,那么为何早先的标准以太网推出时没有思索做成时间敏锐呢?为何现就要加上时间敏锐?是原先没有念到吗,照旧本来的技能完成不了,或者是资本太上等其他启事?,

答:90年代大众来中国投资修汽车厂的时分,中国的高速公道才刚开端,包罗现许众老的小区都没有足够的泊车位,谁会料到本日汽车云云普及呢?

同样原理,你不需求这项技能的时分,你是不会真正有动力去开辟如许的技能的,因为假如没有人用,这些研发加入就丢失原理了,于是,任何技能的风行都会需求时间,而且,就目前而言,TSN都还没有到它真正爆发的时分,因为,对互联的需求也就近来几年才刚开端,大宗的工场实行上还处于单机生产的阶段。于是,TSN现曾经处于曲突徙薪的阶段,因为大数据运用仅部分开端,而并非进入爆发期。

当然,你说的没错,要完成TSN如许的网络确实需求十分大的技能加入,因为它的繁杂性是超越现有的网络的,就像时钟同步就比IEEE1588有牢靠性方面的需求,调治机制也更众样灵敏,这些都是需求芯片处理包罗千兆以太网处理芯片、传输电缆、交换芯片等,这些都是资本,而只要面临庞大的墟市时机,芯片厂商才会有动力去加入研发。现大宗的芯片厂商加入此中也是因为看到其宽广的未来-这些加入会让TSN变得更为易用而低资本--TSN潜的范围使得它较之以往的网络更具逐鹿力。

8.截至到目前,关于TSN的相关产品研发、测试床,支撑的厂商等最新希望是什么样的?

答:目前TSN有几个主要的测试床促进者,一个是德国的LNI-便是工业4.0构造的测试床,一个是IIC的测试床,另有一个便是由华为ECC构造的测试床,贝加莱三个构造中都主动的到场了Testbed的修设。

目前,主流的自动化厂商都发布了各自的TSN产品或者测试产品,像B&R2017年SPS发布了TSN产品,而SIEMENS2018年汉诺威展发布了ProfinetoverTSN的产品,2019年三菱发布了CC-LinkIETSN产品。华为、TTTech、CISCO、MOXA、赫斯曼等厂商也发布了TSN交换机产品。

9.虽然TSN这两年炎热,确实通通人看好和支撑,那为何从实行产品上还并未几睹,或者还没有批量生产和出售,正式工业运用确实没有,主要卡哪里呢?估量到什么时分,TSN会开端真正落地运用?

答:看来,你比用户更着急,可是,工业产品一般生命周期都比较长,就像CAN总线、Modbus现还用相同,实行上,它并没有念你念象那么慢,相关于过去的总线从看法、部分运用、大面积成熟运用的时间而言,TSN的开展算是比较速的,因为你要晓得TSN面向工业的义务组2015年末才修立,2016年9月才召开Shaper的启动集会,于是,你可以2018年看到这么众公司推生产品曾经算好坏常速的了。

TSN2019年包罗像现已知的贝加莱、三菱都会有批量化产品推出,工业产品不会像手机那么更新速,华为的P20MatePro我还没买呢,P30就出来了,而工业产品一般生命周期都15年以上,因为一台机床可以会用20年以上。

于是,实TSN开展曾经十分速了。

10.一个通信网络要完成TSN,需求哪些配备来构成或支撑?比较其他网络,TSN完成起来会不会更加腾贵?

答:TSN是一个VLAN,于是它许众完成是软件的层面的,需求具有处理这种时钟同步和调治机制的交换机,当然关于掌握器而言,需求TSN的芯片支撑,精细的芯片资本我倒没有考量过,可是,事物开展的法则是具有共性的,资本必定是一个不时下降的进程,因为大宗的采用就可以低沉资本。

11.现看到海外厂商TSN产品延续发布了,但国内厂商还没有,那要怎样才干开辟一个TSN的主站或者从站或者I/O呢?资本高吗?

答:这一点倒不完备是这个状况,华为这方面曾经走前面,他们的TSN交换机也曾经开辟完毕了,不过也仿佛尚未进入批量化阶段,因为华为会思索更众的场景题目,于是,整形器方面会有少许本人的计划,近来我写了关于TSN的整形器(Shaper),还请教了华为的两位专家,另外,MOXA也有TSN的交换机产品推出,另有少许大学、研讨所、企业也推出TSN相关的技能测试产品,目前尚未正式发布。

目前供应TSN技能开辟板的包罗XILINX,以及TTTech和Intel配合推出的TSN办理方案、芯片厂商NXP、AD等也推出了TSN的开辟与测试芯片及测试板。

12.现及时以太网、现场总线掌握范畴、特别是运动掌握范畴运用广泛,那TSN会替代这些条约吗?TSN和这些及时网络会是什么样的联系?

答:又需求夸张一遍,便是TSN是ISO/OSI架构的第二层,这意味着目前的TSN可以以种种方式呈现,实,以太网本身也是这个开展进程,比如Profinet便是ProfibusoverEthernet,POWERLINK便是CANopenoverEthernet,那么,就会呈现ProfinetoverTSN、CC-LinkIEoverTSN这些场景,这种计划往往是为了保持运用层软件的延续性,以确保现有的配备投资的可用性,而贝加莱则会挑选OPCUAoverTSN,原有的POWERLINKCANopen运用层会渐渐转向OPCUA,必需保持一个软件运用的延续性,这也是较长的一段时间里,运用层保持,而数据链道层则逐渐转向TSN的进程。从TSN目前所展现的功用而言,应对运动掌握的义务也没有涓滴题目,少许厂商宣城将很速推出TSN的运动掌握产品,贝加莱2019年推出IO和掌握器,并方案2020年推出基于TSN通信的运动掌握产品。

这一点必需夸张,关于任何工业运用而言,保持技能的稳定性、承袭性是一种必需的考量,于是,技能的升级必需尽量的腻滑过渡,关于用户同样云云,这是投资平安性的保证,于是,TSN短期内当然不会替代现有的网络,可是,更长的时间里,TSN会成为根底的网络架构。

ISO/OSI模子很成心思,便是它使得各个层可以独立计划,包罗物理层,目前的IEEE802.3可以继续运用,当然也可以运用诸如PoE(PoweronEthernet)、SPE(SinglePairEthernet-IEEE802.3cg)的物理层。

13.现另外一个通信技能5G也曾经降临,5G也是以低时延、高带宽为最大特性,而且5G要最众的运用可以工业上,那么TSN和5G会是一个逐鹿联系吗?

答:5G也有针对ULL(UltraLowerLatency)的场景,可是,5G属于无线网络,工业范畴的运用,特别是相似于运动掌握这些应当还不会采用5G,可是,基于IIoT的运用中对网络确实定性评估可以承受的范畴5G是可以运用的,另外,TSN也会有针对无线场景的标准。

于是,评估技能的运用前景主要看场景—他们一定不会是逐鹿联系,而是互相增补。

14.关于TSN,也有些人认为现是“雷声大雨点小”,那TSN标准的最新希望是什么样的?还需求办理哪些方面的题目从而来加速促进呢?现技能发毡デ么速,TSN会不会半途又被新的通信技能给交换了?

答:实,任何一项技能的中心驱动力是“经济性”,而技能促进必定有一个承受进程,墟市需求培养,于是,TSN分明也不行够短期立即就会大宗的运用,念念现场总线从开端到开展到高峰实行上也阅历了30年的时间,假如放眼通通财产的开展,TSN从2015年开展到本日曾经算好坏常速的速率了。

至于TSN半途会不会被新的通信技能交换,这个题目比较成心思,表面上来说,通通皆有可以,可是,任何技能都是来自于需求的,假如需求没有实质的改造,那么技能也就不会有实质的改造,假如需求便是网络的同一,那么无论是TSN照旧说一个新的技能,同样是这个技能完成道径,而且通信技能不行够分开芯片、工业掌握独立保管,于是,只会有TSN的升级,而很难有一个独立的技能交换它。

技能的开展有其必定性,既然大师看到了10年后的技能需求而开辟TSN,那么它就会很长一段时间内继续的开展。

至于更久的时间比如30年后会是怎样,我念阵势部人都无法体恤,因为,这个时分假如你尖锐的观察到30年后的网络的需求,然后研发30年后要用到的技能,你这家公司是活不到谁人时分的。

15.假如未来一朝TSN各个范畴都普及了,是不是便是完成了所谓的工业物联网万物互联?

答:这个倒是值得等候,TSN恰是努力于此,不过,万物是否必定是被TSN互联,那也未必,因为这个天下有太众的技能,就像方才提到的5G,人类因为众样性才成心思,也因为有未知才值得探究,TSN能不行完成万物互联并不主要,它只是一个技能,不必付与它那么庞大的原理,就像比尔.盖茨所说“我们老是高估一年或者两年中可以做到的,而低估五年或者十年中可以做到的”—短期看TSN仿佛还没有到要广泛运用的阶段,但恒久来说,TSN汽车、工业互联网范畴将是具有统治性位置的,不过它的最佳伙伴是OPCUA,这两者的配合将会让工业有着天地一统的可以。

当然,工业天下里,代价的创制不光仅依赖于网络技能,而依赖于对客户代价的寻求,包罗软件的运用代价、人的创制力,没有这些,TSN发挥不了什么,它只是一个完成我们代价创制进程的东西—关于工业企业而言,代价依旧来自于为客户办理题目,TSN会帮帮我们。

CE本日会同时发布此文,不过他们专业媒体还排了一个美版。

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