由Time-Sensitive Networking Task Group, the Time-Sensitive Networking (TSN) standard helps to deliver real-time information, from streaming multimedia to synchronizing power microgrids(图。1)。该组最初称为音频/视频旋转(AVB)任务组,定义了802.1Q Virtual LAN(VLAN)标准的扩展名,实现了非常低的延迟并支持高可用性应用程序。
TSN实现了时间划分多访问(TDMA)方案(图2)定义固定优先级VLAN插槽以进行传输。该方法可以通过IEEE 802.1Q与严格的优先调度程序或TSN IEEE 802.1QBV时间感知流量调度程序(例如TSN IEEE)进行新的处理方法。
该方法需要在硬件级别与时间同步设备(包括网络交换机)进行合作。时间同步通常使用IEEE 1588协议维护(看 ”IEEE 1588协议的背后是什么?”)。This cooperation is necessary to maintain synchronization and make sure the priority of critical data is maintained.
1.国家仪器使用时间敏感的网络来管理其电源微电网。
VLAN优先级通过在周期中以特定点保留带宽来提供服务质量(QoS)支持。可以在同一网络上使用多个优先级来使用可能具有不同要求的时间敏感应用程序。当然,应用程序不能超过保证的带宽,但是这些应用程序通常是嵌入式应用程序,在该应用程序中,该应用程序已知,并且该系统旨在处理这些要求。
该系统允许非时间关键应用程序在网络上共存,但没有保证。结果,诸如文件副本之类的操作可能不会至关重要,以使用剩余的带宽;但是,它们不会影响保留的实时带宽。同样,应用程序可以将两种类型的连接用于不同的目的。
TSN does guarantee delivery of data at开放系统互连(OSI)模型第2层而不是第4层。这是可以提供低潜伏期的方式,如果支持在第4层中,则不可能。
应用TSN
风河工业物联网(IIOT)平台,称为钛控制(看 ”Wind River Virtualizes the IIoT”),,利用TSN来链接具有网络控制系统的服务器中在虚拟机(VM)上运行的控制应用程序。从本质上讲,这使设计人员实现了在VM中运行逻辑的软编程逻辑控制器(PLC),而网络设备则采样数据并执行PLC的操作。
2. Fixed-priority scheduling using a TDMA scheme enables applications to guarantee access to the transmission medium.
Broadcom的石英BCM53570is an example of a fully compliant TSN Ethernet switch chip. It implements multiple 802.1 standards: 802.1Qca path control and reservation; 802.1Qbv time aware shaper; 802.1Qbu/ 802.3br frame preemption; 802.1Qch cyclic queuing and forwarding (peristaltic shaper); 802.1AS-Rev, 1588 v2 timing and synchronization; 802.1Qcc stream reservation protocol enhancement; 802.1Qci time based ingress policer; 802.1CB frame replication and elimination for reliability; and 802.1CM front-haul network profile.
TSN可能会在当前使用诸如Ethercat等众多工业以太网实现的系统中取代或共存(看 ”beplay体育手机登录工业自动化依赖于以太网”)。TSN已经在国家仪器电动微电网测试床。该平台结合了Bosch Rexroth,Cisco,Intel,Kuka,Schneider Electric和Tttech的硬件和软件。从本质上讲,它使用TSN同步和管理电网之间的电源分布,就像系统中的微电网相似,这些微电网与各种功率源(例如,风和太阳能)以及包括主电网在内的分配系统相关联。
正常交流电网需要维持synchronization so that everything runs at the same frequency and phase. Setting up and tearing down the connections can be slow, cumbersome, and potentially hazardous. A TSN-based system can do it faster, as well as be more efficient and potentially safer. Much of this is still in the works, but eventually it could transform power-grid operation. The use of a networked solution also means that additional IIoT information can be exchanged on the same network.