受工业4.0浪潮的影响，在过去几十年里，数字技术已经开始成为制造业的头等大事。这一技术改变增强了工厂车间传感器与工厂骨干网络之间的可见性和连通性，采集到的数据可以被高速传输，并且这些数据可以被用于增值服务，例如：数据分析
在这些高度自动化的系统类别中，实时通信是必不可少的，有时甚至是至关重要的。如果一辆在路上行驶的自动驾驶汽车不能果断决定是否需要踩刹车为前方行人让路，如果装配流水线上的机器人接收同步电脑指令的时间延迟，想像一下将会导致什么后果？
为了确保及时通信，业界已经采用多种实时通信技术，包括EtherCAT、PROFINET IRT和Sercos III。但这些技术也存在兼容性问题，对于不断演变的IEEE 802以太网技术（例如带宽的增加）仅仅能提供有限的支持，甚至没有支持。
时间敏感网络(TSN)提供的3大要素
# TSN是什么？#
TSN允许网络传输低优先级的后台流量，同时也不会影响具有严格时间要求的流量。
具有严格时间要求的流量通常在闭环控制中使用，举例如下：传感器根据从PLC收到的控制数据做出反应，然后将反馈信息回传给PLC，形成了一个闭环。同时，传感器生成的不具有时间敏感性的现场级数据在相同网络基础设施上传输，并聚合于本地自动化云，以接受大数据分析。
这个过程就是传感器到云的实现。自动化网络从直接连接到主要制造流程的传感器开始，经过一系列复杂的转化，到工厂骨干网络的云服务中结束，或者在远端云中结束，在远端云中我们可以执行全局优化或者进一步分析。这些网络上的信息具有不同重要程度：有的是关键任务，有的是非紧急任务，还有些是纯粹的后台流量。关键任务控制流量用于控制制造流程，通常具有严格的交付时效性和健壮性要求。非紧急传感器数据用于分析和优化各种流程，往往不附带时间或交付保证要求。
通过使用TSN，所有数据都在同一信息高速公路上传输，而紧急数据被赋予高优先级。这多少有点像高速公路上的紧急车道或公共汽车专用道，只是TSN没有专属车道，因为在没有关键流量时保留专属车道则会导致效率低下。TSN引导流量最大限度地利用可用带宽，并严格控制流量对网络介质的访问。
4个常用网络选项：
当搭建一个网络来处理紧急和非紧急流量时，你有四种选择：
1. 使用TSN来严格控制紧急和非紧急流量的网络访问权限。
2. 为紧急和非紧急流量搭建一个完全独立的网络，这是一个高成本的选项。
3. 大规模地过度放大网络基础设施带宽，该方法被称为带宽过度配置，其应用广泛，但费用极其高昂。此外，该选项将为您提供一个统计学上的解决方案，但不具有100%的确定性。
4. 接受紧急任务关键数据可发生传输延误，该选项通常不可取。
在这些选项中，明确选择第一项：使用TSN。
TSN是最佳选项，因为它切实可用，而且由于只需要一个单一的网络，因此成本更低。
# 将TSN应用于自动化网络 #
由于TSN能够在自动化网络中分离流量，因此能够将无数个微小、孤立的网络聚合成一个统一的网络。由此形成的新网络可以在更大范围内满足实时通信需求，同时还提供网络融合带来的好处：资产与数据可见性。这在许多不同的自动化网络市场都是真实可信的。
工厂自动化
在工厂自动化领域，网络使分布式实时控制变成现实；庞大的机器设备与大量的机器人之间能够前所未有地进行更精确、更灵活的互动。组织机构可以启动那些需要对大量传感器数据执行分析的应用程序，比如预测性维护。从云到传感器的融合网络还允许从互联网安全地远程访问生产机器，以便能够远程执行维护及其他任务。
能源自动化
在能源自动化领域，例如变电站，使用TSN可允许关键任务数据（比如电压和电流的采样值）通过网络传输到电气保护设备。有了TSN技术，我们可以将GOOSE协议运行在现有网络中，比说用于传输传感器数据或者网络监控的SCADA系统的网络，这样的做法可以改善重要事件通知的性能。
注：Generic Object-Oriented Substation Events (GOOSE)。
轨道交通应用
在轨道交通领域，例如在列车网络上，乘客娱乐系统等便利应用程序可以与乘客信息或者非安全型控制功能等其他应用程序共享网络。反过来，在专用控制网络上，安全功能可以与其他不太重要的控制功能结合。
汽车车载网
TSN能够通过聚合和替换许多不同的车载通信总线来形成统一的连接层。TSN能够将不同优先级的免反馈型流量聚合到一条线缆上，因此非常适合作为一项车载汽车骨干通信技术。汽车制造商可以根据汽车架构以不同方式使用TSN。对有些车型来说， TSN仅连接汽车内部的不同应用程序域，比如传动系统、车身控制和乘客娱乐系统。对于其他车型，在各个应用程序域内也使用TSN，并完全取代车载汽车总线网络。
关键信息是， TSN能够使紧急和非紧急数据共享同一网络基础设施，同时防止不太紧急的流量阻碍更紧急流量的传输。欲知更多技术和产品信息，请联系我们获取关于时间敏感网络与信令系统的白皮书。
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