TSN系列連載 1 | 你媽喊你回家吃飯,你的反應(yīng)是?

時(shí)間:2019-08-23

來源:CC-Link協(xié)會

導(dǎo)語:TSN網(wǎng)絡(luò)即是Time-Sensitive Network,中文通常稱為時(shí)效性網(wǎng)絡(luò)或者時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò),它實(shí)際上是基于IEEE802.1的框架制定的一套滿足特殊需求的“子標(biāo)準(zhǔn)”,而這一特殊需求就是必須滿足網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

事實(shí)上,TSN技術(shù)以及CC-LinkIETSN,我們及業(yè)界在近期已提及和“解讀”過多次,那么此次的TSN系列科普連載的意義在于,執(zhí)著于技術(shù)細(xì)節(jié)打磨的技術(shù)工程人員,更多的從技術(shù)方面,對這項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)行“刨根挖底”的再一次解讀。

cc-Link TSN網(wǎng)絡(luò).jpg 

在技術(shù)人員眼中,究竟什么是TSN網(wǎng)絡(luò)呢?CC-LinkIETSN網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)層面上究竟能帶來什么?咱們往下看他們的解讀:

TSN網(wǎng)絡(luò)即是Time-SensitiveNetwork,中文通常稱為時(shí)效性網(wǎng)絡(luò)或者時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò),它實(shí)際上是基于IEEE802.1的框架制定的一套滿足特殊需求的“子標(biāo)準(zhǔn)”,而這一特殊需求就是必須滿足網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

關(guān)于實(shí)時(shí)性,大家得注意了!我們在描述Real-time這個(gè)詞時(shí),始終都在用實(shí)時(shí)性來描述,所謂的實(shí)時(shí)性,并不是僅僅要求超級快速的及時(shí)響應(yīng),而是在滿足延時(shí)性要求的同時(shí),還要求響應(yīng)時(shí)間的確定性。這個(gè)有時(shí)候并不是特別好理解,在這里,我們用“你媽喊你回家吃飯”的例子來通俗說明:

老媽做好了飯,喊三個(gè)兒子來吃飯

正在打游戲的老大聽見后在第一秒做了回應(yīng);

正在看書的老二在第二秒做了回應(yīng);

而老三則在第三秒做出了回應(yīng)。

回應(yīng)的都挺及時(shí),并且,每次老媽呼喚他們時(shí),他們都能夠嚴(yán)格地按照這個(gè)順序和時(shí)間來回應(yīng),從來都不爭不搶,這就叫做實(shí)時(shí)性。

如果出現(xiàn)另一種情況,當(dāng)老媽在喊他們來吃飯的時(shí)候,他們?nèi)齻€(gè)人每個(gè)人都在聽到的瞬間做出應(yīng)答,盡管回復(fù)很快,但可能會發(fā)生爭搶。又或者,聽到后有人太過專注手頭的事,沒及時(shí)做出回應(yīng),有人迅速回應(yīng),導(dǎo)致每次順序和間隔都不一樣,這種響應(yīng)方式就算再快,也不能滿足實(shí)時(shí)性的要求。 

實(shí)時(shí)性這個(gè)看似簡單的特點(diǎn),由于以太網(wǎng)特殊的傳輸原理,其實(shí)讓網(wǎng)絡(luò)工程師們傷透了腦筋,研究了很多方法來實(shí)現(xiàn)。前面“你媽喊你回家吃飯”的例子可能僅僅反映了實(shí)效性網(wǎng)絡(luò)最根本的特點(diǎn),還無法反映它的復(fù)雜度。我們換一個(gè)例子來看看可能會更明白:

即將舉辦的北京冬季奧運(yùn)會,假設(shè)電視轉(zhuǎn)播機(jī)構(gòu)要轉(zhuǎn)播一場精彩的高山滑雪比賽,往往要在雪道的不同位置布置上百臺高速高清攝像機(jī)來捕捉各個(gè)角落運(yùn)動(dòng)員的精彩鏡頭。之后,這些高清視頻需要及時(shí)傳送回轉(zhuǎn)播中心來進(jìn)行剪輯并轉(zhuǎn)發(fā)。

 cc-Link TSN 網(wǎng)絡(luò)及時(shí).gif

這些攝像機(jī)所傳送的數(shù)據(jù)量都非常龐大,且由于攝像機(jī)安排在雪道的不同位置,在實(shí)施過程中需要同步不同攝像機(jī)的時(shí)間,既要保證時(shí)效性又要保證每臺攝像機(jī)之間的順序不能錯(cuò),時(shí)間間隔也不能錯(cuò)。這時(shí),我們就必須要有一個(gè)能夠傳輸超大容量數(shù)據(jù)的高性能時(shí)效性網(wǎng)絡(luò)才能滿足要求。

說到電視轉(zhuǎn)播,TSN網(wǎng)絡(luò)最早還真的是為了滿足音視頻數(shù)據(jù)傳輸而產(chǎn)生的,后來為了滿足汽車的安全行駛甚至自動(dòng)駕駛的要求延伸至汽車領(lǐng)域。而如今,它又開始在工業(yè)領(lǐng)域大放異彩。 

TSN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用滿足了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)?shí)時(shí)性和大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p重要求,同時(shí),也進(jìn)一步使得普通信息層和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的融合變得更加容易。它解決了傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)之間不可兼得的矛盾,為網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通奠定了基礎(chǔ)。

而CC-Link協(xié)會此次在工業(yè)以太網(wǎng)CC-LinkIE的基礎(chǔ)上推出了全新的CC-LinkIETSN網(wǎng)絡(luò),率先將千兆以太網(wǎng)和TSN網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,大大強(qiáng)化了CC-linkIE家族協(xié)議的功能和使用場景,使得CC-LinkIETSN及TCP/IP、其他網(wǎng)絡(luò)的各種協(xié)議可以分割成不同的時(shí)間段在同一條網(wǎng)絡(luò)鏈路上混合存在。即使線路上有非實(shí)時(shí)的信息通信同時(shí)在傳送,也可以保證控制通信傳送的實(shí)時(shí)性,對系統(tǒng)控制不造成影響,使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以方便利用普通的通信設(shè)備,真正實(shí)現(xiàn)了一網(wǎng)到底,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)從信息層到設(shè)備層的無縫連接。

 cc-Link TSN 技術(shù).jpg

采用了TSN技術(shù)的CC-LinkIETSN在充分利用以太網(wǎng)設(shè)備的同時(shí),也重新定義了協(xié)議規(guī)范,從而實(shí)現(xiàn)了高速的控制通信和運(yùn)動(dòng)控制通信。因此,對各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性大大增強(qiáng),使之能夠廣泛適用于汽車制造、半導(dǎo)體制造、鋰電池產(chǎn)業(yè)等復(fù)雜應(yīng)用場景。

簡單了解了TSN網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)后,讓我們一起來看看,CC-LinkIETSN網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)層面上究竟能帶給我們什么:

 

1.擁有獨(dú)立的控制信息傳輸信道和管理信息信道,二者能夠在數(shù)據(jù)傳輸上保持相對獨(dú)立,卻又能在物理傳輸線路上相互融合,使得IT和OT網(wǎng)絡(luò)能夠得到整合。

 

2.CC-LinkIETSN可與SNMP兼容,使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備診斷更加容易。對于不同的設(shè)備,收集狀態(tài)信息時(shí)需要使用不同的工具,現(xiàn)在通過使用通用SNMP監(jiān)視工具不僅能從CC-LinkIETSN兼容產(chǎn)品,而且還能從交換機(jī)、路由器等IP通信設(shè)備收集和分析數(shù)據(jù)。由此,減少了系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間、或系統(tǒng)管理和維護(hù)時(shí)確認(rèn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)所花費(fèi)的時(shí)間和精力。

 

3.CC-LinkIETSN可以把使用不同通信周期,具有不同性能的設(shè)備連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中使用。在以往的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,為保證實(shí)時(shí)性,連接到同一主站的設(shè)備必須在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中使用相同的循環(huán)通信周期(鏈接掃描時(shí)間),而CC-LinkIETSN在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以使用多種通信周期,這一特點(diǎn),使得其運(yùn)動(dòng)控制性能大大提高,有效縮短了生產(chǎn)的節(jié)拍時(shí)間。

 

4.CC-LinkIETSN開發(fā)方式多樣,可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)(硬件或軟件),且針對不同需求的用戶,也可選用不同的通信速率等級(100Mbps或1Gbps),因此,設(shè)備開發(fā)廠商可以靈活選擇適合的方式來開發(fā)CC-LinkIETSN兼容設(shè)備,同時(shí),隨著兼容產(chǎn)品的種類和數(shù)量不斷增加,也給用戶帶來了更多的選擇和使用便利。

以上,我們從技術(shù)工程師的眼中,簡單知曉了什么是TSN網(wǎng)絡(luò),也了解了CC-LinkIETSN網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),后續(xù),我們將和他們陸續(xù)帶小伙伴們了解TSN網(wǎng)絡(luò)及CC-LinkIETSN是如何實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜功能的。

不過,可以提前透露的是,下一期,他們將帶咱聊聊從以太網(wǎng)到TSN的技術(shù)變革,敬請期待喔。

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