cookieOptions = {...}; ‧ IIoT催生的TSN(時間敏感網路)恰逢其時嗎? - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

智慧生活設計事務所


2016年8月12日 星期五

 來源of week

工業物聯網(IIoT)預示了一個,由日益智慧化且超級互連的設備,和基礎設施構成的世界,其中智慧機器、交通運輸系統和電網設備,將具有各種嵌入式傳感、處理、控制和分析功能。這些設備和基礎設施連接在一起之後,就形成了一個智慧系統群,使得企業內部以及雲端的各種設備之間可以共享數據。


這些系統將會產生龐大的數據,比如倫敦地鐵軌道系統維多利亞線的狀態監測解決方案,每天產生32 TB的數據。這些大模擬數據將通過分析和處理來驅動正確的業務決策,最終提高安全性、正常運行時間和運行效率。

  
儘管這些未經處理的原始數據,大部分都不是很緊急,可以在網路層和子系統之間傳輸,不太需要考慮延遲或同步,但是時間要求嚴格的重要數據,必須在嚴格的延遲和可靠性規定內,進行傳輸和共享。這包括重要控制和故障檢測數據,不管其他網路流量如何,這些數據都必須即時進行處理、共享和採取措施。

今天的大部分網路基礎設施,並不具備處理此類時間敏感型數據的能力。許多工業系統和網路根據普渡模型的控制層次結構來進行設計,需要創建和優化多個可靠的總線層,來滿足特定任務的需求。每個總線層的延遲、頻寬、服務質量各不相同,使得實現互操作性非常困難,即時傳輸重要數據也變得幾乎不可能。此外,目前專用乙太網網路的頻寬有限,需要對硬體進行改良。

為了支持工業物聯網基礎設施的新功能,設計人員和終端用戶需要可靠、遠程且安全地訪問智慧邊緣設備。網路技術必須不斷進步,才能滿足下一代工業系統的需求,並從根本上改進我們運行機器、電網和交通軌道系統的方式。

TSN標準:現在正是時候?
現有IT 網絡由IEEE 802 標準進行定義,該標準規定了不同以太網層和功能的要求,並確保了設備之間的互操作性。今天,許多工業供應商、IT 廠商和晶片提供商加入IEEE 802 和最近剛成立的AVnu聯盟,共同更新標準乙太網協議,並為IIoT 應用的時間敏感型數據,制訂了低延遲數據傳輸標準。

這個新標準稱為時間敏感網路(Time-Sensitive Networking,簡稱TSN),旨在解決現有網路的一些缺點。AVnu 聯盟與BroadcomCiscoIntelNI 等成員公司合作,將通過認證推動可互操作生態系統的建立,這與Wi-Fi 聯盟認證產品和設備,是否兼容IEEE 802.11 標準相似。

AVnu IIC 等機構,正在致力於通過制定標準,促進乙太網功能的擴展。TSN的廣闊市場擴張和廣泛部署,將會受益無數個行業和應用,而且對於實現由500 億個互聯設備組成的IoT 願景至關重要。這些市場領導者的強強聯合,將確保對標準組件功能的長期支持。」

—Paul Didier AVnu 聯盟理事會成員和思科IoT 解決方案架構師

相比當今的標準和專用已太網協議,新的TSN 標準將會帶來無數的好處,包括:
頻寬——機器視覺、3D 掃描和電力分析等高級傳感應用,產生的大量數據會造成網路頻寬資源緊張。目前工業控制常用的專用乙太網協議僅限於100Mb 的頻寬和半雙工通信。TSN 將會納入各種標準,以太網速率(包括目前正在使用的1 Gb10Gb 400 Gb )並支持全工通信。

安全性——目前使用的大部分底層現場總線,通過控制氣隙和隱藏的方法來實現安全性。這一點受到汽車行業的影響,在汽車行業中,限定氣隙的閉環CAN 網路負責傳輸所有控制和運行數據。但最近的安全漏洞使得人們不得不開始考慮,將安全性全面擴展到重要的底層控制基礎設施。TSN對重要的控制網路了保護並集成了最重要的IT安全規定。分段、性能保護和時間可組合性為安全框架增加了多層保護。

互操作性——通過使用標準的乙太網組件,TSN可無縫整合現有棕色地帶應用,和標準的IT 網絡路提高易用性。此外,TSN 繼承了現有乙太網的許多特性,比如HTTP 接口和web 服務,實現了IIoT 系統所需的遠程診斷、可視化和修復功能。

TSN 提供的另一個優勢是:利用標準乙太網晶片集就可以利用批量生產的商業硅晶片,從而降低了組件的成本,相比使用產量較小,且基於ASIC 的晶片的專用乙太網協議來說,這個優勢尤為明顯。


延遲和同步——TSN重點考慮了快速系統,響應和閉環控制應用所需的低延遲通信。它可實現大約數十微秒的的確定性傳輸時間,以及數十納秒的節點間時間同步。為了確保可靠地提供符合嚴格時間要求的通信,TSN提供了自動化配置來實現高可靠性數據路徑,通過複製和合併數據包來提供無損路徑冗餘。


IIoT將會按時到來
隨著IIoT的不斷普及,越來越多的數據和廣泛分布的網絡需要制訂新的標準,來共享和傳輸重要訊息。正如在緊急情況下救護車或消防車,比其他交通的優先級更高一樣,TSN標準確保了時間敏感的重要數據能夠按時通過標準網路設施進行傳輸。歡迎進入工業物聯網時代的快節奏生活。


                                                                                                                                                                                                                            

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