作为一个报道了对时间敏感的网络(听)在过去的几年里，我经常收到关于正在开发的标准的问题，我尽我最大的努力将提问者与适合提供答案的专家联系起来。最近，我收到了一份来自系统集成商实时自动化的通讯。在2018年11月的时事通讯中，提出了一些关于TSN的有效问题。
这些问题包括:
- 有多少设备真正需要TSN提供的确定性级别?
- 难道更快的带宽不能解决确定性要求而不是开发一个新的标准吗?
- “集中管理”一词与TSN有关时是什么意思?
几年前，我在物联网解决方案世界大会上见到了贝尔登的奥利弗·克莱恩伯格从那时起，他已经被证明是关于TSN和围绕该标准开发的可靠信息来源。我向他寻求答案。
决定论
该通讯指出:“……我们在运动应用程序中需要确定性。在我看来很清楚，在机械系统中，物体的运动速度是有物理极限的它比一堆电子要慢得多。我们永远不会有需要纳秒级抖动的应用。”那么到底有多少设备真正需要TSN级别的确定性呢?
对于这个问题，Kleineberg首先指出TSN是一套标准，而不是单一的标准。他补充说:“TSN的不同组件可以根据应用需求组合起来，提高和降低设备的性能(以及成本)。”“只有在同步驱动器和运动控制领域才需要全面的性能。在这种情况下，我们处在物理允许的边缘，我们谈论的是低10微秒的周期时间和抖动——大约低一个数量级。任何低于这个值的都不能被认为是“正常的”应用程序/用例。你会在大型强子对撞机粒子加速器的控制网络等应用中发现这些罕见的要求。”
Kleineberg进一步补充说，可以想象，有一天更难的要求会更普遍。为了确保TSN能够涵盖设备成本和性能方面的所有不同要求，TSN可以扩展——设备供应商可以选择只实施部分TSN标准;也就是说，那些[现在]需要支持应用程序的代码。
带宽
在《实时自动化通讯》中，有人指出:“1Ghz以太网现在很普遍。有人相信会到此为止吗?有人相信三年内我们不会有10Ghz，五年内，100Ghz，甚至200Ghz吗?我们可能需要光纤或其他类型的媒体，但很明显，我们的网络将变得更快。当它们出现时，我们可以使用一种叫做概率决定论的东西，这是一个大词，意思是在高速下，有如此多的可用带宽，包将一致地到达，几乎不存在抖动。将它与像IEEE 1588这样的时钟同步协议结合起来，对于绝大多数(如果不是全部)需要某种程度的确定性的应用程序来说，问题就解决了。而且不需要购买和维护一些非常复杂的、关键的软件基础设施。”
据Kleineberg说，这种方法的一个主要警告是安全性。“每当讨论安全或关键应用时，概率决定论是不够好的——即使统计概率是极小的。”
如果一个以太网帧的最大大小不改变在可预见的未来,Kleineberg表示帧的传输时间和排队时间的开关(例如,一个1522个八位字节帧)可能是如此之低,他们可以被容忍,即使是最苛刻的应用程序。“但这要求你的控制流量只占用最高优先级/队列——这样的保证只能给一个单一的、最高的优先级，”他说。“TSN的一个非常重要的价值主张是，它能够在一个网络中使用不同级别的确定性——每个级别都保证其各自的延迟抖动要求。随着自动化网络带宽的增加，这一点变得越来越重要。
Kleineberg补充说，现场层设备的成本和功耗也需要考虑。他说:“在可预见的未来，这些设备不会扩展到100Gbit/s或更高。”
中央管理
另一个问题围绕思科对TSN的定义展开，其内容如下:“TSN是IEEE 802.1Q定义的标准技术，用于在标准以太网上提供确定性消息传递。TSN技术是一项集中管理的技术，通过时间调度为那些需要确定性的实时应用程序提供交付保证和最小化抖动。”
在时事通讯中，对这个定义的关注集中在“集中管理”这个词上。该通讯文章指出，这一引用表明“有一些核心软件将接收和处理来自所有需要确定性交付的设备的请求。”一旦它有了这个列表，它必须确定这些消息的时间和通过网络的路径。然后，它必须确保网络中的每个路由器和交换机都为这些消息保留带宽。它将为我们在大型制造设施中发现的一些规模庞大的网络做到这一点。这是一个非常困难的软件问题，远远超出了工厂通常可用的计算资源。”
该通讯还指出，那些在TSN大量投资的公司被要求确定谁将提供中央管理软件，得到的回答总是“不是我们”。
Kleienberg回应说:“我们预计CNC(集中式网络配置)软件将必须来自网络供应商，如赫斯曼、思科或其他公司。我们目前正在开发CNC，并进行标准化工作，以确保终端设备供应商的所有接口都到位。”
他补充说，CUC(集中式用户配置)预计将由设备供应商提供，因为该软件是设备到网络的管理接口。“来自供应商的CUC然后与CNC进行交互，”Kleienberg说。“这种关系是逻辑上的N:1 - 1 CNC(当然是冗余设置)和来自不同供应商的多个cuc，与CNC进行沟通(需求、流预订等)。而CNC则负责管理网络。”
