做网站的工作怎么样,室内设计师上网第一站,wordpress添加数据,免费的小程序模板网站时间敏感网络#xff08;tsn#xff09;技术是IT/OT 融合的一项关键的基础网络技术#xff0c;它实现了在一个异构网络中#xff0c;实现OT的实时数据和IT系统的交互数据的带宽共享。 TSN允许将经典的高确定性现场总线系统和IT应用#xff08;如大数据传输#xff09;的功… 时间敏感网络tsn技术是IT/OT 融合的一项关键的基础网络技术它实现了在一个异构网络中实现OT的实时数据和IT系统的交互数据的带宽共享。 TSN允许将经典的高确定性现场总线系统和IT应用如大数据传输的功能组合在一个网络中。如今IT和OT的独立网络被用于许多应用中导致更高的设备和安装成本专有技术。 OT领域的实时数据网络传输 OT 领域需要实时数据传输和网络同步比如运动控制自动生产线的节拍控制以及同步数据采集已经安全事件的实时告警等等。 实时网络主要实现两个目标 实时传输 数据的传输时延是在一个可控的时间内完成的比如小于100us 能够传输。 时钟同步 比如在一个系统中具有一个统一的时钟源称为主时钟通常这个时钟源的基准来自于GPS 或者电信网络。系统中的其它设备通过网络协议与主时钟源保持同步。技术指标是时钟抖动例如不超过1us。 原生的Ethernet 网络是基于冲突检测技术实现总线共享的包传输网络技术它采取的尽力而为的传输策略既无法保证实时传输也无法实现网络时钟同步。 为了满足 对实时网络和时钟同步的要求人们对Ethernet 技术进行改造使其能够满足实时数据的要求。OT领域就为现场总线发明了许多基于Ethernet的实时网络技术其中比较著名的是倍福公司的EtherCAT和贝加莱的PowerLink。 OT 行业的实时网络技术基本是引入了时分多路复用Time Devition Multiplexer在一个固定的周期内分成多个时隙将时隙分配给终端设备。在某一些时隙传输非实时数据。 EtherCAT 的传输机制并不是原生的以太网技术它实际上是采取了菊花瓣级联方法实现的分时和定时方式。终端设备采取了专用电路或者FPGA 实现确保时钟准确性并且卸载了终端设备中处理器的负荷。某些GPIO 信号是通过ASIC 电路直接读取不需要程序干预。ASIC 电路也不需要软件控制和配置。实现非常简单所以受到广泛欢迎。主设备可以使用标准的Ethernet 接口实现。网络传输速率限制在100M。相比之下PowerLink 同样采取时分复用技术实现但是它是基于原生以太网纯软件实现的。 在分组网中实现时钟同步的基本思路是主设备不断地实现时间标签从设备收到主设备的时间标签后对本地时钟对比调整和锁相。为此在互联网中提出了NTP协议。这种基于包传输的时间同步的性能取决于时间标签包的发送周期以及主设备和分设备时钟参考时钟源的稳定性。在互联网上采取NTP 协议通常时钟的漂移是比较大的。 在语音传输领域同样需要实现精确时钟同步。使用NTP无法满足时钟同步的要求为此人们提出了IEEE1588 精准时钟同步协议。IEEE1588 需要Ethernet 控制器或者Pyh 芯片支持。并且使用PTP 协议。TSN 技术基本上是在语音传输技术的基础上发展起来的。 OT 领域的以太网实时、同步传输技术具有一些局限性。首先它是在基于以太网络的跨网段实现同步与实时通信带来困难其次难以实现IT 的交互信息和OT 实时数据分享网络资源尽管EtherCAT 也能够传输一些IP 数据。但是还是具有很大的局限性。
TSN -IT/OT融合的网络技术 TSN 时间敏感网络技术主要目的是实现异构网络上OT实时数据和IT交互数据非实时共享网络带宽。IIoT正在超越单一功能网络以实现融合网络基础的优势在同一物理网络上共存不同的流量类型。出于操作完整性、实时性能、安全或安保原因关键和非关键流量以前是分开的但TSN提供了实现其融合的工具。这允许交换实时控制、遥测和一般 IT 信息所有这些都由 IT 和 OT 安全管理。这将降低基础设施成本以及管理和维护网络所需的资源。打破关键和非关键系统之间的通信障碍是TSN为工业以太网的未来实现的基本概念。 OT和IT 采用统一的基础网络架构。通俗地讲OT和IT 采取一张网。 基于IP 层而不是以太网帧。 跨网段与5G结合可以跨地域有无线相结合。 只有当你的应用有这样的需求时才会考虑使用TSN。例如在一条网线上实现OT 控制信息和IT架构大数据采集的需求。因此我们将TSN 称为IT/OT融合的网络技术。典型的应用还包括汽车控制网络
实现TSN 网络的基本条件
1 设备的硬件支持TSN
系统中的电脑的网卡要支持TSN设备的主芯片的以太网口支持TSN。
Intel 公司具有支持tsn 的网络控制器芯片
Intel® i210 Ethernet ControllerIntel® i225 Ethernet Controller 嵌入式处理器方面大多数处理器芯片不支持TSN目前NXP支持TSN的芯片更多一点。另一方面可以使用FPGA 的IP实现TSN。
NXP RT1170RT1180 处理器NXP Layerscape LS1028A TI 公司 Sitara™ AM6x国产semiDrive 公司D9
2 支持TSN 的交换机
目前已经有许多网络设备供应商推出支持TSN 的交换机产品
菲尼克斯 2300系列TSN管理型交换机moxa 研华也有相应的TSN 交换机产品但是TSN需要厂家额外支持。 moxa TSN-G5008 cisco IE4000 交换机华为参与了许多tsn的测试但是在产品目录中没有找到TSN交换机产品的商品信息 深圳光路 FR-TSN3208 H3C IE4320 Comware V7 TSN工业以太网交换机 具体哪一种TSN 更成熟没有找到第三方测试报告。
3 操作系统的TSN支持
在Linux 上实现TSN 的关键包括
TSN 硬件的驱动
IEEE1588/PTP协议的支持 VLAN 的配置
TSN 的网络配置
TSN 的配置的方式通过 NETCONF/YANG协议完成。
NETCONF/YANG是一种替代SNMP协议的网管协议。Netconf 是协议YANG是网络配置的数据模型语言。
在RFC6020的文档中将YANG的定义 YANGA Data Modeling Language for the Network Configuration Protocol。是Yet Another Next Generation (Yang) Data Modeling Language的缩写。它是一种建模语言用于描述网络概念的。
当软件实现之后应用程序将会不需要了解tsn 的技术细节就能够使用tsn。
测试OPCUA pub/sub Over TSN 的Open62541 测试床 网络的调度Network Scheduling 网络调度可以使用NETCONF 协议实现应用程序通过网络配置协议来调度网络带宽。也有人提到使用OPCUA 的pub/sub 机制与网络调度软件交互。 静态调度
使用Linux Traffic Control 程序 动态调度
通过OPCUA pub/sub,或者其它协议实现动态调度。OPC UA PubSub与TSN完全集成的预期解决方案允许发布者和订阅者应用程序通过代理架构自动配置TSN网络尚未完成标准化。 著名的实时网络技术公司TTTech Industrial 提出了OPC UA over TSN产品使客户能够快速开发组件并轻松设置网络。 结论 TSN 最大的特点是实现IT/OT网络融合。并不是所有的应用场合都需要将IT/OT 数据融合在一个网络中传输在许多场合OT 会感觉不安全而IT 感觉太麻烦。另一方面TSN 增加了网络配置维护的复杂性。因此在工业领域TSN 并没有想象的那么快地大规模推广。有人将TSN 比喻成一堆香料需要厨师去选配。可以在某些领域使用TSN技术比如使用支持TSN硬件实现高精度网络同步IEEE1588 、PTP。例如应用与实时数据采集运动控制节拍控制。 随着制造业领域导入更多的IT新技术例如数据采集与分析AI视觉等。非实时交互数据的增加TSN技术将会收到欢迎。 与任何一项新技术类似TSN距离大规模应用还有很长的道路要走。如果过早地期望这项新技术产生利润也许是要失望的。但是如果不做早期的布局未来就没有机会。这就是产业界的矛盾。 无论如何不要轻易地以为“未来已来”。技术难商业化更难。
