在工業(yè)自動化、汽車電子、航空航天等眾多領(lǐng)域,對網(wǎng)絡(luò)通信的實時性、確定性和可靠性要求日益嚴苛。時間敏感網(wǎng)絡(luò)(Time-Sensitive Networking,TSN)作為一項關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)運而生,它通過一系列標準化的機制,確保在傳統(tǒng)以太網(wǎng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)低延遲、低抖動和高帶寬利用率的流量傳輸。其中,IEEE 802.1Qch循環(huán)隊列整形器(Cyclic Queuing and Forwarding,CQF)作為TSN流量調(diào)度的重要組件,為滿足實時流量需求提供了有效的解決方案。
時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)是一組IEEE 802.1標準,旨在為以太網(wǎng)提供確定性的數(shù)據(jù)傳輸能力,滿足工業(yè)自動化等領(lǐng)域?qū)崟r性的嚴格要求。工業(yè)PLC(可編程邏輯控制器)是工業(yè)自動化的核心設(shè)備,負責(zé)控制生產(chǎn)過程中的各種設(shè)備和工藝流程。將TSN技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)PLC,可以顯著提高系統(tǒng)的實時性、可靠性和靈活性。
越來越多的應(yīng)用部署了時間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN)。但對基于5G的無線時間敏感網(wǎng)絡(luò) (WTSN) 來說,現(xiàn)在還為時尚早。WTSN可以將TSN引入到新的應(yīng)用中,例如移動機器人、電網(wǎng)、化工廠、智慧城市和其他地理位置分散的應(yīng)用,以及無法連接到有線TSN網(wǎng)絡(luò)的汽車和運輸系統(tǒng)(圖1)。WTSN將為TSN帶來革命性的新功能,并且提高TSN的部署靈活性、降低其安裝成本?;?G的WTSN已經(jīng)接近于可部署,但尚未成熟;市場仍在不斷發(fā)展并制定必要的標準,軟硬件也正在開發(fā)中。
全球知名咨詢機構(gòu)“羅蘭貝格”在其《擁抱5G新世界》的產(chǎn)業(yè)報告中指出:5G通過強大的無線連接、邊緣計算和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù),將助力無線自動化控制、工業(yè)云化機器人、預(yù)測性維護、柔性生產(chǎn)等行業(yè)突破,驅(qū)動工業(yè)4.0的真正落地,進一步推動未來工廠的誕生。然而,盡管在技術(shù)性能指標上5G可以承載工業(yè)網(wǎng)絡(luò)不同的典型業(yè)務(wù),但業(yè)界普遍認為5G工業(yè)應(yīng)用仍然存在很多關(guān)鍵問題有待解決。
時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)的持續(xù)發(fā)展已導(dǎo)致IEEE 802.1和IEEE 802.3標準發(fā)生重大更新。TSN本質(zhì)上是一個確定性以太網(wǎng)擴展集,同時也是音頻視頻橋接(AVB)的后繼者——最初設(shè)計用于支持專業(yè)音頻和視頻環(huán)境(如現(xiàn)場DJ演出)中的實時媒體流傳輸?shù)腎EEE項目。