现如今,用户想要向TSN标准逐步靠拢,不仅需要具备TSN的网关进行不同协议之间的转换,还需要TSN交换机来传输和汇聚数据。陈重光表示:“TSN因本身所具备的及时性、低延迟、高速大容量通讯,具备时间戳记、混合IP通讯等多种通讯协议功能,本领和优势更加显著。”这也让相关厂商看到了其中无限的商机。
在TSN交换机的研发中,研华无疑抢先了一步。在此次会议上,研华正式发布了EKI-8500G工业级TSN以太网交换机,成为当前全球为数不多的采用TSN芯片方案的TSN交换机。
该新品区别于市面上大部分利用FPGA(现场可编程门阵列)设计的TSN交换机,EKI-8500G采用TSN专用芯片设计,具备8个千兆RJ45端口+ 2个千兆SFP端口,以及双12?48 VDC电源输入和1 x继电器输出。林玉伟向大家详细介绍了EKI-8500G所具备的4大核心特色:时间同步、优先流量调度、时间感知整形器、高可靠的冗余资料传输。
所谓时间同步(IEEE 802.1AS):在传统的时间同步通讯架构中,设备之间的时间来源不一,及时性的需求也不一样,TSN能使时间不同步的设备共用一个精准的时间来源,这样的同步机制在半导体制造、汽车制造业等领域中,能够保障机器行云流水的运作。
所谓流量调度功能(IEEE 802.1Qbu):一般的通讯架构中,重要的OT资料出现的时候,也并不会中断正在传输的资料,使得重要讯息被延迟,从而带来停机损失。TSN的优先流量调度机制可以中断当前正在传输的低优先级资料,礼让重要资料先行,OT等重要的资讯就不会因此被抢占传输资源。
所谓时间感知整形器(IEEE 802.1Qbv):TSN的标准在资料注列中架设了时间开关的闸门,使得实时性资料在固定时间内传输,不受其他非实时性资料的影响。简单来说,这个机制是根据已知且设定的时间表来进行开关驱动。不同于传统交换机的QOS功能,TSN交换机会对优先等级高的数据采取预支、预留手段,以保障数据流通的实时性。
所谓高可靠性的冗余资料传输(IEEE 802.1CB):资料在传输的时候,设备会生成一份复制的备份档案,两份档案会走在不同的传输路径上,如果两者都顺利抵达,备份档就会被自动删除。如果有一条路径因故被中断,另外一条路径的备份档仍会抵达终点,确保资料被送到目的地。
除了可以实现以上4大功能外,为应对工业应用场景,新产品体积更小,可在-40~75℃的温度区间内稳定运转,林玉伟也补充道:“该产品让资讯传输的环境在拥有IT频宽的同时,具备了OT的精准和稳定性。”研华EKI-8510G工业交换机,为IIOT工业物联网带来高时效、低延迟,及稳定可靠的运行能力。
未来除了交换机产品外,林玉伟也表示研华还会有更多口数交换机、网关、配置软件等TSN关键产品的推出计划。会议当天观众互动热烈,有观众在线提出问题:“如果工厂PLC等设备不支持TSN,要如何解决兼容问题?”
林玉伟对此解释道:“TSN是一个统一的标准,老旧工厂内设备间想要支持TSN,当然还需要借助交换机、网关、对应的软件等产品。但以PLC为例,作为工厂里最主要的控制器,其技术匹配度已经走在设备的最前端。在TSN的各种以太网协议发布时,很多PLC厂商都嗅到商机,并积极、大力地推广,工厂的PLC产品一旦先行,周边的设备也一定要跟齐,因此产品设备的部分,客户其实并不用担心,厂商会帮我们解决。”
TSN开启IT和OT融合的新曙光
当然,除了产品供应商的积极研发外,为主动拥抱TSN的时代,2019年2月,CC-bbbb协会就发布了全新的通讯协议CC-bbbb IE TSN。这一举动拓展了CC-bbbb IE基于工业以太网实现企业从信息层到应用层纵向整合的先进通信技术。CLPA中国支部高级工程师杨凯补充道:“相对于传统的CC-bbbb以及CC-bbbb IE,CC-bbbb IE TSN在开放性方面是的。”完全开放的架构也是为了方便更多厂商进行合作,以共同建立TSN标准的生态圈。
在工业通讯领域,现场总线技术从推出到落地大概花了10年时间,以太网技术的大规模运用则花了差不多5年,而新兴的TSN则有望在未来的3~5年内走向成熟。对于用户或厂家来说,开发产品从立项到研发量产,再到推向市场也仅再需1~2年的时间。杨凯解释道:“这就好比3G、4G、5G技术的迭代,我们能够发现,新技术从推出到落地再到成熟的生命周期,一直在不断缩短。”
过去,一个新技术的发展演进,要先经过一连串小规模或特定应用的试点,然后再慢慢向全行业扩散。而TSN技术不一样,它像是个含着金钥匙降临的新生儿,因为行业的认可度极高,我们今天所看到的TSN发展现状,是多个领域协会和联盟共同推进的结果。其实,TSN技术的未来已经到来。对于TSN的发展前景,嘉宾分析认为业内人士已都信心满满,张亦诚表示:“在国内已经有大批厂家投入了TSN产品的研发,TSN有望很快席卷全球。”
未来,工业自动化和控制系统将致力于满足高可用性和实时通讯的需求。值得欣慰的是,标准组织和独立的网络协议供应商均已达成共识,洞见了这一发展趋势的潜力,共同携手推进TSN这一下一代工业网络标准。借助这股东风,脱离现有专属架构的限制,落地工业物联网和实现IT、OT融合的宏图大业又向前大跨了一步。让我们共同期待TSN产业生态圈的成型与壮大,未来让新兴通讯技术的基石,垫在每一个IIOT世界探索者的脚下。
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