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TSN系列连载 1 | 你妈喊你回家吃饭,你的反应是?

时间:2019-08-23来源:C小C俱乐部

导语:TSN网络即是Time-Sensitive Network,中文通常称为时效性网络或者时间敏感网络,它实际上是基于IEEE802.1的框架制定的一套满足特殊需求的“子标准”,而这一特殊需求就是必须满足网络数据传输的实时性。

事实上,TSN技术以及CC-LinkIETSN,我们及业界在近期已提及和“解读”过多次,那么此次的TSN系列科普连载的意义在于,执着于技术细节打磨的技术工程人员,更多的从技术方面,对这项新技术进行“刨根挖底”的再一次解读。

cc-Link TSN网络.jpg 

在技术人员眼中,究竟什么是TSN网络呢?CC-LinkIETSN网络在技术层面上究竟能带来什么?咱们往下看他们的解读:

TSN网络即是Time-SensitiveNetwork,中文通常称为时效性网络或者时间敏感网络,它实际上是基于IEEE802.1的框架制定的一套满足特殊需求的“子标准”,而这一特殊需求就是必须满足网络数据传输的实时性。

关于实时性,大家得注意了!我们在描述Real-time这个词时,始终都在用实时性来描述,所谓的实时性,并不是仅仅要求超级快速的及时响应,而是在满足延时性要求的同时,还要求响应时间的确定性。这个有时候并不是特别好理解,在这里,我们用“你妈喊你回家吃饭”的例子来通俗说明:

老妈做好了饭,喊三个儿子来吃饭

正在打游戏的老大听见后在第一秒做了回应;

正在看书的老二在第二秒做了回应;

而老三则在第三秒做出了回应。

回应的都挺及时,并且,每次老妈呼唤他们时,他们都能够严格地按照这个顺序和时间来回应,从来都不争不抢,这就叫做实时性。

如果出现另一种情况,当老妈在喊他们来吃饭的时候,他们三个人每个人都在听到的瞬间做出应答,尽管回复很快,但可能会发生争抢。又或者,听到后有人太过专注手头的事,没及时做出回应,有人迅速回应,导致每次顺序和间隔都不一样,这种响应方式就算再快,也不能满足实时性的要求。 

实时性这个看似简单的特点,由于以太网特殊的传输原理,其实让网络工程师们伤透了脑筋,研究了很多方法来实现。前面“你妈喊你回家吃饭”的例子可能仅仅反映了实效性网络最根本的特点,还无法反映它的复杂度。我们换一个例子来看看可能会更明白:

即将举办的北京冬季奥运会,假设电视转播机构要转播一场精彩的高山滑雪比赛,往往要在雪道的不同位置布置上百台高速高清摄像机来捕捉各个角落运动员的精彩镜头。之后,这些高清视频需要及时传送回转播中心来进行剪辑并转发。

 cc-Link TSN 网络及时.gif

这些摄像机所传送的数据量都非常庞大,且由于摄像机安排在雪道的不同位置,在实施过程中需要同步不同摄像机的时间,既要保证时效性又要保证每台摄像机之间的顺序不能错,时间间隔也不能错。这时,我们就必须要有一个能够传输超大容量数据的高性能时效性网络才能满足要求。

说到电视转播,TSN网络最早还真的是为了满足音视频数据传输而产生的,后来为了满足汽车的安全行驶甚至自动驾驶的要求延伸至汽车领域。而如今,它又开始在工业领域大放异彩。 

TSN网络的应用满足了工业自动化领域对实时性和大容量数据传输的双重要求,同时,也进一步使得普通信息层和工业网络的融合变得更加容易。它解决了传统工业网络和以太网之间不可兼得的矛盾,为网络的互联互通奠定了基础。

而CC-Link协会此次在工业以太网CC-LinkIE的基础上推出了全新的CC-LinkIETSN网络,率先将千兆以太网和TSN网络相结合,大大强化了CC-linkIE家族协议的功能和使用场景,使得CC-LinkIETSN及TCP/IP、其他网络的各种协议可以分割成不同的时间段在同一条网络链路上混合存在。即使线路上有非实时的信息通信同时在传送,也可以保证控制通信传送的实时性,对系统控制不造成影响,使得整个网络可以方便利用普通的通信设备,真正实现了一网到底,实现网络从信息层到设备层的无缝连接。

 cc-Link TSN 技术.jpg

采用了TSN技术的CC-LinkIETSN在充分利用以太网设备的同时,也重新定义了协议规范,从而实现了高速的控制通信和运动控制通信。因此,对各个应用领域的适应性大大增强,使之能够广泛适用于汽车制造、半导体制造、锂电池产业等复杂应用场景。

简单了解了TSN网络的特点后,让我们一起来看看,CC-LinkIETSN网络在技术层面上究竟能带给我们什么:

 

1.拥有独立的控制信息传输信道和管理信息信道,二者能够在数据传输上保持相对独立,却又能在物理传输线路上相互融合,使得IT和OT网络能够得到整合。

 

2.CC-LinkIETSN可与SNMP兼容,使网络设备诊断更加容易。对于不同的设备,收集状态信息时需要使用不同的工具,现在通过使用通用SNMP监视工具不仅能从CC-LinkIETSN兼容产品,而且还能从交换机、路由器等IP通信设备收集和分析数据。由此,减少了系统启动时间、或系统管理和维护时确认设备运行状态所花费的时间和精力。

 

3.CC-LinkIETSN可以把使用不同通信周期,具有不同性能的设备连接在同一个网络中使用。在以往的工业网络中,为保证实时性,连接到同一主站的设备必须在整个网络中使用相同的循环通信周期(链接扫描时间),而CC-LinkIETSN在同一个网络中可以使用多种通信周期,这一特点,使得其运动控制性能大大提高,有效缩短了生产的节拍时间。

 

4.CC-LinkIETSN开发方式多样,可以通过多种方式实现(硬件或软件),且针对不同需求的用户,也可选用不同的通信速率等级(100Mbps或1Gbps),因此,设备开发厂商可以灵活选择适合的方式来开发CC-LinkIETSN兼容设备,同时,随着兼容产品的种类和数量不断增加,也给用户带来了更多的选择和使用便利。

以上,我们从技术工程师的眼中,简单知晓了什么是TSN网络,也了解了CC-LinkIETSN网络的特点,后续,我们将和他们陆续带小伙伴们了解TSN网络及CC-LinkIETSN是如何实现这些复杂功能的。

不过,可以提前透露的是,下一期,他们将带咱聊聊从以太网到TSN的技术变革,敬请期待喔。

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