没那么快:TSN还没准备好进入黄金时段

时间敏感网络(TSN)，被广泛吹捧为工业以太网的革命性进步，承诺引入对推进工业4.0议程至关重要的可靠性和确定性能力。然而，备受期待的标准收集——推动工业网络统一基础的一部分——还没有准备好进入黄金时期。围绕TSN的大部分活动仍然集中在标准设置上，而不是全面的产品开发。

由于工厂和工业物联网(IIoT)系统之间的高性能集成需求以及信息/运营技术(IT/OT)的融合，工业以太网在自动化和制造领域继续获得吸引力。的一项研究HMS工业网络工业以太网的年增长率为22%，在全球市场中占主导地位的份额为52%，而现场总线的份额为42%。

尽管基于工业以太网协议(如Ethernet /IP、Profinet和EtherCAT)的工业通信设备提供了某种程度的确定性，但也存在一些限制，更重要的是，互操作性问题阻碍了将工厂车间与更大的企业连接起来的单一开放网络的愿景。TSN被视为实现新工业4.0应用所需的确定性和安全性水平的一种方式，同时还集成了工业控制、IT、视频和其他通信。

“每一种工业以太网技术不可能在没有网关或不影响各自性能的情况下共享一个以太网网络，横河电机。TSN，以其上IEEE 802有关的定时和同步，确定性数据传输，可靠性和配置桥和以太网标准的扩展，被设计为解决这些问题。“有了这些扩展，以太网已经不再是一个'尽力而为”的网络，而是具有原生的实时性和可靠性的特点。”

设定标准是一场行军，而不是一场赛跑

TSN任务组，IEEE 802.1工作组的一部分，已经制定了一套标准，通过标准以太网网络确定服务，以确保有保证的包传输，有限制的延迟，低包延迟变化和低包丢失。用外行人的话说，这意味着不断发展的网络标准旨在确保关键任务、时间敏感的网络流量的可靠交付，使用内置的管理和安全功能，可以优先考虑快速系统响应和闭环控制应用所需的低延迟通信。

虽然TSN起源于视听行业，但这个不断发展的标准适合于一系列时间敏感的工业用例。例如，对通信带宽要求非常高的应用，如半导体和电子制造业，以及其他使用高分辨率视频流来精确检查部件或远程操作人员控制安全和危险位置的环境，都是首选，总裁Al Beydoun指出ODVA,专注于在工业自动化领域推进开放、互操作的信息和通信技术的公司协会。他说，需要精确定时控制的运动控制和机器人应用也可以从TSN中受益，汽车行业正朝着这个方向发展，提供更高的带宽，以支持信息娱乐、连接和驾驶员辅助车辆功能。

TSN还将帮助促进许多工业4.0应用，这些应用依赖于实时工业物联网数据以及以前竖井自动化系统的数据。“如果你想要数据，你需要一种简单的方式访问它，这意味着你需要将每个孤立的网络连接在一起，”Moxa产品经理杰克·林(Jack Lin)解释说。TSN帮助用户在不牺牲可靠性和确定性的情况下，将所有系统数据连接到一个统一的网络中，而这在今天只有通过隔离网络才能实现。”

除IEEE标准制定过程中，组织联盟正在做他们的部分来推进标准。一个例子是之间的伙伴关系工业互联网联盟(IIC)和Avnu联盟,这是工作，以促进发展和建立在通过TSN测试平台和交流最佳做法TSN开放标准的设备的互操作性。许多工业以太网协议组 - 例如，在EtherCAT技术集团(ETG)-还与IEEE委员会协调，以确保他们的产品在标准集发布时能够支持TSN，预计将在2020年最终确定。除了这些努力，还有针对TSN的IEC/IEEE 60802工业概要，目标是在2021年年中发布，旨在通过规范用于工业自动化的TSN概要来促进互操作性。专家说，后者很重要，因为如果一个产品忽略了配置文件，并提供了不符合TSN的功能，它将失去互操作性。

“TSN还不可行，目前它完全是基于概念的，所以我们还没有产品，”Sree Potluri说，他是I/O产品专家德国倍福自动化。“如果客户希望将其作为网络组合的一部分，我们将做好准备，为其提供服务。”

与此同时，Beckhoff公司正计划未来：公司正积极与IEEE标准组织工作，并发布了EK1000 EtherCAT的TSN耦合器，这将弥补EtherCAT和TSN网络。Beckhoff还宣布了新的EtherCAT摹千兆通信技术推动EtherCAT的性能提升到一个新的水平通过提供千兆以太网速度，以支持高数据密集型应用。

百通有一些是TSN-Ready产品，这将固件时的规格完成更新，根据斯蒂芬Kehrer，在百通的首席技术官办公室高级架构师。例如，该公司的RSPE35和RSPE37开关，出了一段时间的领域，收到了软件更新，使TSN特点，他解释说。此外，赫斯曼山猫紧凑管理型交换机是Belden公司的第一款提供通过在努力的所有端口，TSN支持先进的安全性和实时通信的标准化的以太网使用器具。

准备迎接TSN的到来

随着标准工作的结束和供应商活动的增加，制造商可以做许多事情来为逐步过渡做准备。确保任何新的工业网络都建立在支持同一线路上的多种协议的以太网变体上是至关重要的，在实现实时应用程序所需的更复杂的软件配置方面培养内部专业知识也是至关重要的。

与此同时，供应商坚称正在努力确保无缝过渡。例如,π北美,一个会员支持的行业组织，在Profibus和Profinet上促进和教育用户，认为投资Profinet设备的公司将能够在准备好时迁移到TSN设备。该组织计划在6月份发布TSN上的Profinet规范，这将最终推出一波支持TSN的产品。

PI北美执行董事Michael Bowne说:“如果你现在选择Profinet，就没有什么可做的了——网络的工程和配置看起来都是一样的。”“但在幕后，由于TSN的存在，它将运行得更加顺畅。”

菲尼克斯,这使得工业路由器，交换机和控制器，计划推迟促进任何TSN-准备供品，直到正式的标准出台，这使它更接近于2020年的时间表。究其原因，肯奥斯汀，该公司的高级产品营销专家说，为避免不得不重新改造或新的硬件或软件更改基于什么IEEE委员会实际上做事情。

“如果他们改变立场，对标准做出改变，那么你的产品就不再是tsn就绪的产品，那么做好tsn就绪的目的是什么?””他问道。“我们计划保持速度，直到标准获得批准，然后从那里开发产品。”

最终，这将是谁决定TSN的市场渗透的步伐用户。从传统的技术采用自动化行业来看，专家预计，部署曲线将不可避免地缓慢。“程工业自动化领域的动作，你通常有15年的生命周期加，” Belden的Kehrer笔记。“如果你现在有在现场安装时，你可能不会只是TSN网络替换它。当新机的设计，新厂成立，或网段的现代化，这时候，我们会看到更多TSN技术来到位。这将是至少5到10年，直到我们看到TSN流传甚广“。

> >读了一关于OPC UA over TSN的常见问题．

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侧边栏:无线Mesh现实检查

另一种正在慢慢进入市场的先进网络技术是无线mesh，这种能力适合于工业物联网(IIoT)应用，因为它能够处理大量产生零星数据包传输的设备。

尽管传统无线网络越来越多地应用于工业环境中，以适应旋转设备或远程或电缆难以到达的区域，但随着机器对机器(M2M)连接流量的增加，它们也存在局限性。一种被称为动态网格的新技术被吹捧为更适合工业物联网场景，因为所有节点在配置上都是平等的，允许在点对点的基础上进行通信。

专家说，动态网格也是全双工的，它允许单个节点以一种频率接收数据，同时以另一种频率发送数据，创造了很高的速度，导致极低的延迟。动态网状网络还可以从数百个选项中动态选择最快的路径，自动规避干扰或信号堵塞，通过各种选项实现一致、可靠的连接。

然而，据该公司产品营销经理尼克·桑多瓦尔(Nick Sandoval)说，目前还没有为工业空间准备的无线mesh解决方案艾该公司计划于明年推出首款基于Wi-Fi标准的工业网产品。

究其原因，缺乏工业无线网状网产品的是，标准比我们需要的商业产品高，桑多瓦尔说。具体而言，有一种观点认为，无线可靠性是不够健壮传统硬连线网络和也有周围的Wi-Fi安全问题。“对于工业系统的可用性就是一切，你不能有任何的停机时间，”他说。

此外，还需要无线领域的专业知识，特别是新的网格技术。桑多瓦尔说:“这是一种不同的技能，你必须了解频道和频率，这些东西在有线网络中是不需要处理的。”