在过去的两年中，时间敏感网络(TSN)已经从使用标准以太网的工业通信新方法的概念迅速发展为IEEE标准，准备改变工业网络。我这么说有三个原因:TSN直接解决了工业以太网的决定论问题；TSN通过标准以太网实现了更好的互操作性，而不需要使用专有的工业以太网协议;而且许多自动化供应商，甚至那些与专有以太网协议结盟的供应商，都在支持TSN．
在最近与百通在罗克韦尔自动化的自动化博览会上，我注意到了一个纸由奥利弗·克莱因伯格、阿克塞尔·施耐德和René Hummen撰写赫斯曼自动化控制公司是百登的品牌。本文详细阐述了TSN对制造业的价值主张。为了支持我为什么TSN对未来工业网络如此重要的理由，我将强调这篇论文的几个关键点。
打破协议
在TSN出现之前，如果你想要有实时能力的以太网技术，你必须致力于使用一种实时工业以太网技术，其中大多数都是某种程度上的封闭系统。
正如论文中所述:“除了一些例外，这些[工业以太网协议]技术与以太网基本兼容，但第二层实时通信机制通常不兼容各种供应商特定的解决方案。因此，选择特定的网络基础设施硬件(如以太网交换机)意味着承诺使用特定的实时技术。这反过来又产生了一个副作用，即网络运营商通常会发现自己陷入了与相应的特定供应商生态系统相关的锁定局面。另一种选择是接受许多不兼容系统的拼凑安装，这会给网络设计带来很多不必要的复杂性。”
根据作者的说法，这些情况正在“削弱实时自动化市场——随着工业物联网(IIoT)和智能工厂的出现，这个市场具有良好的增长潜力。”
对于任何希望实施物联网计划(如预测性维护)的公司来说，将多个数据传输与同一网络上的时间关键控制流量合并而不影响网络的能力是一个主要障碍。作者表示，如果没有TSN，网络运营商将发现自己“进退两难”，必须选择特定于供应商的实时协议，否则无法利用传统以太网技术实现IIoT的全部潜力。
通过引入IEEE 802标准的实时技术和改进普遍兼容的基准第2层通信，TSN使标准以太网能够提供以前只有特定于供应商的解决方案才能提供的确定性级别。正如论文中所述，“通过提供相同或更好的确定性和实时性，TSN基本上消除了使用不兼容的通信基础设施硬件的必要性，并允许在单个网络中合并时间关键和后台流量。”
论文指出，TSN的发展并不等于Profinet或Ethernet /IP等工业以太网协议的消亡。作者指出:“Profinet或EtherNet/IP等生态系统的真正价值主张体现在数据、设备和通信模型以及网络和设备管理功能的第二层网络技术之上。”“有了TSN，所有工业以太网生态系统都可以利用许多硅和设备供应商提供的标准化硬件的同样优秀的确定性水平，同时在应用层面保持其鲜明的特点和独特的卖点。保持IEEE 802.1和IEEE 802.3的生态系统，还允许快速利用这些组织取得的技术进步，如带宽增加或新的物理媒体。”
互操作性和灵活性
该论文提供了一个例子，说明了TSN如何为终端用户和工业以太网协议供应商提供双赢的局面，重点介绍了OPC基金会使用发布/订阅通信模型将TSN集成到其框架中的工作。OPC基金会正在进行的工作将允许“通过OPC UA配置模型配置TSN提供的不同机制”。这意味着OPC UA可以将TSN的特性与自己的配置和管理相结合，在未来通过更高层次的自动化协议应用TSN。
该文件进一步解释说:“所有工业协议都可以直接受益于定义在第2层的TSN机制OSI参考模型．更准确地说，自动化协议可以利用以太网帧并直接封装其负载，也可以利用IP和TCP/UDP封装，这取决于给定的协议架构。此外，IEEE 802.1为TSN定义的管理对象可以直接映射到特定自动化协议的管理对象，以便直接使用其众所周知的管理和配置工具配置TSN。”
TSN对于各种应用的灵活性的关键在于它的模块化。开发人员可以根据应用程序选择他们想要实现的TSN机制。“这可以降低网络的整体复杂性和配置，并降低受影响设备的硬件和软件需求，”作者说。当一个网络设计的以太网交换机具有一个通用的TSN特性基线时，交换机上的实际设备配置将定义使用和不使用该通用基线的哪些特性。通过配置，可以定义网络中不同服务水平、不同网络复杂度的不同区域。并不是所有可用的TSN功能都必须配置和使用，只有那些满足应用需求所必需的功能才需要考虑。”
