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賦能工業網絡:解讀TSN交換機技術

賦能工業網絡:解讀TSN交換機技術

2023/8/29 18:04:21

TSN(Time-Sensitive Networking)時間敏感網絡是國際IEEE802.1工作組開發的一套協議標準,是一種在傳統的非確定性以太網技術中實現業務傳輸確定的最小時延的協議族,為標準以太網增加了確定性和可靠性,是一種進一步提高工業網絡的可用性和可控性的技術手段。

在目前國內工業通信的傳統應用中,工業以太網設備,例如工業以太網交換機,在前十年里,和普通商用交換機相比,主要的差異性是在交換機的溫度適應性、結構和安裝以及整機的EMC抗擾度等硬件特性上加以區分,在未來工業通信的發展上,工業以太網交換機將融合TSN技術,精準、精確的工業自動化系統的關鍵性控制和集采業務報文進行同步和控制,保證工業通信網絡最小的時延和抖動,最終提高整體工業網絡的穩定性和可靠性,TSN技術作為下一代工業交換機的關鍵技術指標,是未來嚴格區分普通交換機的重要功能之一,其本身也是屬于傳統以太網的擴展功能的子集。

TSN確定性網絡解決的問題

1、CSMA/CD(載波偵聽多路訪問和沖突檢測)技術

以太網通信在我國已經發展幾十年,屬于非常成熟的通信技術,是基于CSMA/CD技術承載于雙絞線(UTP線纜)進行組網和通信的,但是采用串行方式進行傳輸帶來的問題是多設備共享,這既是以太網的優勢,同時也是工業以太網的劣勢,因為所有的發射端沒有基于時間的流量控制,采用盡力而為的轉發機制,導致了不同設備的數據流在時間上產生疊加,雖然有QoS優先級機制或者緩沖區機制來進行保障,但是在網絡負荷較重的時候,會出現業務的轉發延遲變高,甚至會被丟棄。

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2、工業以太網的互操作性瓶頸

隨著國際上大力發展工業互聯網和工業4.0,工業通信業務的發展對網絡基礎設施提出了更高的要求和需求,我們國內的工業網絡也呈現出融合、開放和靈活的OT+IT結構發展。

在傳統的工業以太網,例如EtherCAT、Profinet、CC-Link、ModBus等技術中,雖然提供了確定性連接和延遲的保證,但是各個協議之間不能進行互操作,導致整個網絡結構不靈活。

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TSN交換機解決工業以太網的互操作性瓶頸

TSN技術包含了IEEE802.1AS、IEEE802.1Qbv等多種協議標準,是屬于傳統以太網的擴展子集,具備很強的通用性和操作性,同時也滿足網絡連接的確定性和延遲的保證性。

光路科技TSN解決方案

光路科技FR-TSN系列時鐘敏感網絡交換機是集成了TSN協議棧技術的卡軌式管理型工業以太網交換機,該系列TSN交換機具有確定性和微秒級交互特性,提供豐富的網絡接口,例如10GBase-X SFP+接口、100/1000Base-X SFP接口和10/100/1000Base-TX 電口,支持IEEE802.1AS、IEEE802.1Qbv等協議,并支持RSTP/MSTP、VLAN、組播、QoS等豐富的二層軟件特性。

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FR-TSN系列工業以太網交換機采用導軌式IP40鋁合金外殼設計,具備極端的環境溫度適應性和優良的EMC電磁兼容抗擾性設計,可在惡劣工業環境下穩定可靠的工作,FR-TSN系列產品作為下一代工業網絡的演進方向產品之一,是未來引發無人駕駛、邊緣計算、虛擬現實等領域技術落地的工業交換機產品,也是對工控領域的離散型工業通信進行數字化轉型和智能制造升級的利器。光路科技致力在電力、交通、5G融合網、工業精密制造、汽車無人駕駛以及軍工船載等領域,持續為客戶提供針對傳輸時間具有高穩定性、可操作性要求的各種網絡的可靠解決方案。

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王靜
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