TSN系列連載 1 | 你媽喊你回家吃飯,你的反應是?

時間:2019-08-23

來源:CC-Link協(xié)會

導語:TSN網絡即是Time-Sensitive Network,中文通常稱為時效性網絡或者時間敏感網絡,它實際上是基于IEEE802.1的框架制定的一套滿足特殊需求的“子標準”,而這一特殊需求就是必須滿足網絡數據傳輸的實時性。

事實上,TSN技術以及CC-LinkIETSN,我們及業(yè)界在近期已提及和“解讀”過多次,那么此次的TSN系列科普連載的意義在于,執(zhí)著于技術細節(jié)打磨的技術工程人員,更多的從技術方面,對這項新技術進行“刨根挖底”的再一次解讀。

cc-Link TSN網絡.jpg 

在技術人員眼中,究竟什么是TSN網絡呢?CC-LinkIETSN網絡在技術層面上究竟能帶來什么?咱們往下看他們的解讀:

TSN網絡即是Time-SensitiveNetwork,中文通常稱為時效性網絡或者時間敏感網絡,它實際上是基于IEEE802.1的框架制定的一套滿足特殊需求的“子標準”,而這一特殊需求就是必須滿足網絡數據傳輸的實時性。

關于實時性,大家得注意了!我們在描述Real-time這個詞時,始終都在用實時性來描述,所謂的實時性,并不是僅僅要求超級快速的及時響應,而是在滿足延時性要求的同時,還要求響應時間的確定性。這個有時候并不是特別好理解,在這里,我們用“你媽喊你回家吃飯”的例子來通俗說明:

老媽做好了飯,喊三個兒子來吃飯

正在打游戲的老大聽見后在第一秒做了回應;

正在看書的老二在第二秒做了回應;

而老三則在第三秒做出了回應。

回應的都挺及時,并且,每次老媽呼喚他們時,他們都能夠嚴格地按照這個順序和時間來回應,從來都不爭不搶,這就叫做實時性。

如果出現(xiàn)另一種情況,當老媽在喊他們來吃飯的時候,他們三個人每個人都在聽到的瞬間做出應答,盡管回復很快,但可能會發(fā)生爭搶。又或者,聽到后有人太過專注手頭的事,沒及時做出回應,有人迅速回應,導致每次順序和間隔都不一樣,這種響應方式就算再快,也不能滿足實時性的要求。 

實時性這個看似簡單的特點,由于以太網特殊的傳輸原理,其實讓網絡工程師們傷透了腦筋,研究了很多方法來實現(xiàn)。前面“你媽喊你回家吃飯”的例子可能僅僅反映了實效性網絡最根本的特點,還無法反映它的復雜度。我們換一個例子來看看可能會更明白:

即將舉辦的北京冬季奧運會,假設電視轉播機構要轉播一場精彩的高山滑雪比賽,往往要在雪道的不同位置布置上百臺高速高清攝像機來捕捉各個角落運動員的精彩鏡頭。之后,這些高清視頻需要及時傳送回轉播中心來進行剪輯并轉發(fā)。

 cc-Link TSN 網絡及時.gif

這些攝像機所傳送的數據量都非常龐大,且由于攝像機安排在雪道的不同位置,在實施過程中需要同步不同攝像機的時間,既要保證時效性又要保證每臺攝像機之間的順序不能錯,時間間隔也不能錯。這時,我們就必須要有一個能夠傳輸超大容量數據的高性能時效性網絡才能滿足要求。

說到電視轉播,TSN網絡最早還真的是為了滿足音視頻數據傳輸而產生的,后來為了滿足汽車的安全行駛甚至自動駕駛的要求延伸至汽車領域。而如今,它又開始在工業(yè)領域大放異彩。 

TSN網絡的應用滿足了工業(yè)自動化領域對實時性和大容量數據傳輸的雙重要求,同時,也進一步使得普通信息層和工業(yè)網絡的融合變得更加容易。它解決了傳統(tǒng)工業(yè)網絡和以太網之間不可兼得的矛盾,為網絡的互聯(lián)互通奠定了基礎。

而CC-Link協(xié)會此次在工業(yè)以太網CC-LinkIE的基礎上推出了全新的CC-LinkIETSN網絡,率先將千兆以太網和TSN網絡相結合,大大強化了CC-linkIE家族協(xié)議的功能和使用場景,使得CC-LinkIETSN及TCP/IP、其他網絡的各種協(xié)議可以分割成不同的時間段在同一條網絡鏈路上混合存在。即使線路上有非實時的信息通信同時在傳送,也可以保證控制通信傳送的實時性,對系統(tǒng)控制不造成影響,使得整個網絡可以方便利用普通的通信設備,真正實現(xiàn)了一網到底,實現(xiàn)網絡從信息層到設備層的無縫連接。

 cc-Link TSN 技術.jpg

采用了TSN技術的CC-LinkIETSN在充分利用以太網設備的同時,也重新定義了協(xié)議規(guī)范,從而實現(xiàn)了高速的控制通信和運動控制通信。因此,對各個應用領域的適應性大大增強,使之能夠廣泛適用于汽車制造、半導體制造、鋰電池產業(yè)等復雜應用場景。

簡單了解了TSN網絡的特點后,讓我們一起來看看,CC-LinkIETSN網絡在技術層面上究竟能帶給我們什么:

 

1.擁有獨立的控制信息傳輸信道和管理信息信道,二者能夠在數據傳輸上保持相對獨立,卻又能在物理傳輸線路上相互融合,使得IT和OT網絡能夠得到整合。

 

2.CC-LinkIETSN可與SNMP兼容,使網絡設備診斷更加容易。對于不同的設備,收集狀態(tài)信息時需要使用不同的工具,現(xiàn)在通過使用通用SNMP監(jiān)視工具不僅能從CC-LinkIETSN兼容產品,而且還能從交換機、路由器等IP通信設備收集和分析數據。由此,減少了系統(tǒng)啟動時間、或系統(tǒng)管理和維護時確認設備運行狀態(tài)所花費的時間和精力。

 

3.CC-LinkIETSN可以把使用不同通信周期,具有不同性能的設備連接在同一個網絡中使用。在以往的工業(yè)網絡中,為保證實時性,連接到同一主站的設備必須在整個網絡中使用相同的循環(huán)通信周期(鏈接掃描時間),而CC-LinkIETSN在同一個網絡中可以使用多種通信周期,這一特點,使得其運動控制性能大大提高,有效縮短了生產的節(jié)拍時間。

 

4.CC-LinkIETSN開發(fā)方式多樣,可以通過多種方式實現(xiàn)(硬件或軟件),且針對不同需求的用戶,也可選用不同的通信速率等級(100Mbps或1Gbps),因此,設備開發(fā)廠商可以靈活選擇適合的方式來開發(fā)CC-LinkIETSN兼容設備,同時,隨著兼容產品的種類和數量不斷增加,也給用戶帶來了更多的選擇和使用便利。

以上,我們從技術工程師的眼中,簡單知曉了什么是TSN網絡,也了解了CC-LinkIETSN網絡的特點,后續(xù),我們將和他們陸續(xù)帶小伙伴們了解TSN網絡及CC-LinkIETSN是如何實現(xiàn)這些復雜功能的。

不過,可以提前透露的是,下一期,他們將帶咱聊聊從以太網到TSN的技術變革,敬請期待喔。

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