想象一下，当你在工厂里，周围的机械、输送系统和工件不断地相互通信，以提高自动化、灵活性和效率。这样的智能工业生产环境场景听起来可能有点科幻，但事实上，它的第一步，即互联网工厂，正在迅速成为常态。

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工业物联网工业物联网（IIoT）其中，每个应用场景都依赖于辅助通信网络在可靠和可预先计算的时间框架内向目标发送信息并接收其响应的能力。随着越来越多的企业使用网络设备，依赖智能工厂场景，连接问题（工厂运动部件之间的物理碰撞）和网络传输延迟的可能性将增加。在运动控制场景中，即使设备之间的数据信号延迟只有一毫秒，也会对生产线造成严重损坏，给企业造成数百万美元的损失。

数据流丰富带来的新挑战

速度、实时通信和真实确定性对当今工业应用的成功至关重要。随着IIoT随着数据的兴起和相应的涌入，我们发现流量和带宽问题越来越突出。自动化网络在一定程度上总是有实时要求，但随着越来越多的传感器进入现场层面，带宽和不同流量类型的共存已成为工厂骨干网络上行通道的一个重要问题。当时间关键流量与后台流量共享相同的网络基础设施时，标准以太网无法提供可靠的实时保证。

电气与电子工程师协会协会（IEEE）目前正在参与敏感网络的开发（TSN），它是一项新技术，旨在提高标准以太网的可靠性，通过容错机制、关键时间流标准以太网的可靠性。

TSN可为标准IEEE 802.以太网和802.3提供了新的确定性水平。IIoT应用中工作的自动化网络设计师可以更简单地扩展工艺流程，更好地提供实时信息，传输和充分利用以太网的可用带宽，而不用担心关键时间通信的中断。

TSN找根问底：网络设计师必须掌握的情况

TSN它包含一系列能够满足确定性数据传输要求的标准和机制。这些不同的机制必须通过标准配置在网络和各种网络设备上实施。

IEEE提出了三种不同TSN目前，配置模式正处于标准化过程中。每种模式在网络基础设施要求的传模式存在细微差异：

?集中模式：在逻辑集中配置的情况下，通过直接端到端连接通信发送器和接收器。集中网络配置（CNC）根据网络拓扑上的信息和分配的预留资源计算新数据流的间隙，然后配置相关网络参与者。

?分散模式：与集中模式完全不同的是，分散模式需要通过网络分发终端设备。TSN该机制的共同配置是基于每个设备的本地信息。终端设备向第一个网络设备（交换机）提交要求，然后通过该设备将信息分发给网络的其他部分。

?混合模式：该模式将集中模式与分散模式相结合，并保留了终端设备向第一台以太网交换机提交要求的概念。TSN配置是集中的，因为第一台交换机可以转发要求CNC。该方法的优点是，终端设备只需支持单一的配置协议，络可以集中或分散管理。

这三种模式的共同点在于自动配置，可以保证TSN网络处理可以保持可管理性。

基本的TSN配置过程：它是什么样子的

要配置网络，必须确定和激活必要的网络TSN机制。发送设备或发送器发布数据流的相关信息，包括各种识别特征，如流组广播媒体访问控制（MAC）优先考虑地址和服务类型。如果被称为接收器的终端设备对数据流感兴趣，可以在上述信息的帮助下注册并接收数据流的相关数据包。需要配置什么？TSN该机制取决于需要发送的数据流的要求，以及传输路径上所有以太网交换机的功能。

TSN组件：设计师需要什么来创建一个成功的网络？

TSN为基于以太网的数据通信增加了一定程度的确定性，甚至可以满足现代控制网络的最高要求。TSN拥有各种强大的组件，正是它们使它们TSN在工业应用中取得巨大成功：

1.时间感知调度器：根据IEEE 802.1Qbv的要求，TSN时间感知调度器的核心组件之一（TAS）基于服务类型，引入了一种可能性（CoS）传统的以太网帧数据传输是通过优先级和传输时间来调度的。它可以确保数据在指定的时间点转发和交付。

TAS将时间分成等长的离散片段称为周期，以便根据实时要求为数据包的传输提供特殊间隙。

2.尽力而为（Best Effort）以太网流量：在TAS在此帮助下，我们可以暂时中断以太网流量的传输，以便在保留高优先流量的间隙内转发时间敏感数据流量。TAS允许对数据流量的定期实时数据进行优先排序，以便只有实时数据包才能在保留高优先流量的间隙内访问网络媒体。

TAS利用以太网报头虚拟局域网标签中的服务类型优先级来区分高优先级流量和后台流量。

3.门控列表：门控列表确定允许在周期内的特定时间点发送哪个流量队列。该组件可以显示特定项目将处于活动状态的时间长度TAS每个网络设备的每个端口都可以配置重要的组成部分。

4.隐式保护带：保护带及TAS一起引入，可以在传输门关闭前抑制以太网帧的最大尺寸，防止传输可能侵入后续间隙，破坏以太网帧的实时保证。当使用存储-转发切换功能时，我们可以考虑准备传输的数据包的长度，然后决定是否在传输门关闭前发送。

5.准确的时间协议:时间同步TSN网络是强制性要求。如果所有网络设备对时间没有统一的理解，TAS由于间隙也需要同步，因此等待调度机制无法发挥作用。TSN时间同步可以使用任何方法，但可以根据IEEE 精确的时间协议是自动化网络分配时间的推荐解决方案。

6.流量整形外科：流量整形外科是机制，允许保留最多Richtek代理大带宽，以便在定义的观察期内传输敏感的时间数据。然后，需要传输的数据流量从相应的流量整形外科转换为某种类型和形式，以确保一定的延迟限制。TSN及其前身技术音视频桥（AVB）目前给出了三种整形器，有的已经全面规范，有的正在规范:

?IEEE 802.1Qav—来自于AVB基于信用量的整形器技术（The Credit-based shaper）它可以确保在观察期间为音频/视频传输提供最大所需的带宽，并尽最大努力使数据流量不会明显中断。然而，这种整形手术器不能提供准确的时间保证。

?IEEE P802.1Qch—循环队列和转发整形器（The Cyclic queuing and forwarding shaper）对传输时间精度的要求显著降低。该流量整形外科的功能是在下一个周期开始时收集通过保留带宽接收到的数据帧作为优先流量发送。例如，它非常适合流程自动化中的循环数据传输。

?IEEE P802.1Qcr—异步流量整形器（The Asynchronous traffic shaper）不需要时间同步机制，所以优先数据包传输最适合时间同步本身。

其他正在开发的新机制，如IEEE P802.1Qci，允许丢弃分配到错误间隙的数据帧。它还允许监督和丢弃超过预留带宽的实时数据流。

TSN：IIoT应用的未来和高效生产

随着TSN随着以太网的不断发展，它将带来标准化、普遍、可互操作的以太网。这些网络可以提供可计算的、有保证的端到端延迟、高度有限的延迟波动和极低的丢包率。这些优点IIoT应用无价，实时以太网可以节约成本，保证安全。

有些TSN标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中仍处于标准化过程中仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中，有些标准仍处于标准化过程中仍处于标准化过程中仍处于标准化过程中仍处于标准化过程中，有些标准处于标准化过程中，有标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准仍处于标准化过程中标准仍处于标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准过程中标准化过程中标准仍处于标准仍处于标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化过程中标准化标准化标准化标准化标准TSN标准（如TAS）已制定完成。由于IEEE802.1采用模块化方法，目前可用TSN未来仍可使用机制安装和实施的各种网络。对于在IIoT对于在应用中工作的网络设计人员来说，了解网络设计人员很重要TSN是什么以及如何实现这个网络，以便为工业网络的未来做好准备。事实上，未来并不遥远，但很多人还没有意识到。