TSN 技術的解說影片
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時間敏感網路指的是什麼?

時間敏感網路是旨在改善當今乙太網網路即時性的一組標準。它包含多個單獨的標準,具體請參見標準化組織 IEEE 802.1 在 TSN 工作組中的最新定義。

乙太網 TSN 並不是一種獨立的通訊協定,它定義了功能。這些功能可用於 OPC UA 或 PROFINET 等不同協定。

影片:TSN 實現 IT 和 OT 的融合

TSN 實現 IT 和 OT 的融合

全新 TSN 標準的優勢和特性

如今,對於時間敏感型應用(例如快速調整、電網或動作控制中的訊號採集)和資料密集型應用(例如視訊流或資訊技術系統),已透過單獨的網路實現了資料傳輸,以防止相互干擾。但隨著工作過程的靈活性和數位化程度越來越高,就需要不斷融合資訊技術和營運技術,因此需要將之前獨立分開的系統合併在一起。

透過擴展和調整現有的乙太網標準,TSN 在工業網路中實現了資訊技術 (IT) 和工業營運技術 (OT) 之間的融合。因此,無論是時間關鍵資料,還是資料密集型應用(如視訊流),透過一根共用的乙太網電纜就能實現,並且不會出現相互干擾的情況。

PROFINET 和 TSN 開闢新的應用
TSN 是自動化領域人工智慧的先驅
當新技術能夠實現當前不可能或需要費力才能完成的應用時,即表明新技術是成功的。其中包括人工智慧 (AI) 的日益普及。隨著機器學習、影像辨識或資料探勘等應用的發展,行業對自動化和網路化的要求也不斷提高。閱讀我們的白皮書,透過具體的使用案例瞭解時間敏感型網路 (TSN) 為人工智慧應用創造的優勢。
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TSN 是自動化領域人工智慧的先驅

TSN 技術的功能原理

TSN 基於三個核心機制,它們分別定義了不同的標準。

互動式影像地圖:網路融合的三個核心機制
時間同步化
時間同步指的是確定所有連接設備的時鐘並將其與控制器週期同步,以便彼此協調網路中的發送器和應用程式(IEEE 802.1AS-2019:時間和週期同步標準)。
流量監管和流量整形
藉助流量監管和流量整形功能控制時間關鍵資料量和對時間要求較低的資料量。在此期間,連接的所有設備依照相同的規則(IEEE 802.1Q-2018 標準以及關於流量調度、幀搶佔和高速通道的增訂內容)運作。
選擇通訊鏈路、預留可用頻寬和容許錯誤
選擇通訊鏈路、預留可用頻寬和容許錯誤都依照相同的規則進行,面向連接的所有設備(IEEE 802.1Q-2018 和 802.1CB:無縫冗餘標準)。

為此,網路中的所有時間關鍵通訊均以所謂的高速通道 (Stream) 形式進行組織,依據相應資料包的要求和優先順序可以向這些高速通道提供一定的 QoS 服務質量(頻寬、延時性等)。在使用之前必須預留高速通道,以便可以相對於其他高速通道檢查可用的頻寬。(控制器等中的)網路管理引擎(也稱為集中式網路控制器或 CNC)讀取拓撲,計算高速通道並相應地組態網路。

拓撲結構:TSN 高速通道從 Talker(發起者)傳輸給 Listener(接收者)
TSN 高速通道從 Talker(發起者)傳輸給 Listener(接收者)(適用於經 TSN 傳輸的 PROFINET)
拓撲結構:網路管理引擎對網路進行組態
網路管理引擎對網路進行組態(適用於經 TSN 傳輸的 PROFINET)
拓撲結構:融合了不同協定的 TSN 網路
融合了不同協定的 TSN 網路
影格搶佔
影格搶佔(適用於經 TSN 傳輸的 PROFINET)
拓撲結構:時間同步化
時間同步化

關於 TSN 的協定

時間敏感網路實現在一個融合網路中同步傳輸多個自動化和 IT 通訊協定。

最常提及的協定就是 PROFINET 和 OPC UA。但是,包括 CC-Link IE 在內的其他系統也可與 TSN 一起使用。為了使這些協定在網路中不會相互干擾,需要就如何在網路中使用 TSN 機制達成共識。目前,根據 IEC/IEEE 60802-IA,IEC 和 IEEE 聯合工作組建立了此設定檔。

資訊圖:符合國際電工委員會 IEC/IEEE 60802 – IA 的通用 TSN 協定

符合國際電工委員會 IEC/IEEE 60802 – IA 的通用 TSN 協定

對於 PROFINET 標準,從版本 2.4 開始,就規定使用 TSN 標準(「高速通道和組態」、「時間和週期同步」和「幀搶佔」)。在使用相應的 IEEE 標準時,保留了 PROFINET 的基本特性。為此已經在開發使用 PROFINET TSN 協定的設備,不久之後就將推出市場。

目前,正在所謂的 OPC 基金會現場級通訊 (FLC) 計畫階段制定 OPC UA 和 TSN 融合使用方面的標準。一旦標準制定完畢,還會相應開發出支援 OPC UA PubSub 和 TSN 配套使用的設備。

我們為 TSN 領域付出的努力

菲尼克斯電氣參加了所有重要的標準化組織,例如 OPC 基金會或 PI-International,並積極參與實施國際電工委員會 IEC/IEEE-60802 制定的標準。對此,我們早已開始制定和開發出專屬的設備和系統解決方案,從而為工業自動化提供連貫通用的 TSN 產品組合。因此,我們可以全面聯網資訊技術和營運技術,以及全電力社會範圍內的各個領域。

其他新的通訊技術 全面覆盖,直至現場通訊

在許多委員會和標準化專案中,新的通訊標準正在不斷湧現,例如:OPC UA、TSN、SPE 和 5G。這些新技術並非相互獨立的個體,相互逐漸融合已成為未來通訊的發展趨勢。
作為在工業通訊技術領域擁有 30 多年經驗的技術先驅,菲尼克斯電氣活躍於所有重要的標準化技術委員會。這些委員會旨在為自動化領域開發一個全新的跨製造商通訊標準。

您可瀏覽網頁進一步瞭解這些新標準。