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TSN系列连载 5 | 实时数据传输与多网兼容

时间:2019-12-03来源:C小C俱乐部

导语:CC-Link IE TSN网络,如前文所说,CC-Link IE TSN网络在实际应用中支持IEEE1588V2以及IEEE802.1AS来定义时间同步方式,同时使用了IEEEE802.1Qbv来定义时间片调度机制的。

  在忙完一系列的会议、活动后,今儿利用周末,再继续我们的TSN系列连载。

  在前两篇文章中,我们对TSN网络的机制非常详细地做了技术上的分析,表明TSN是通过添加一系列机制来使标准以太网得到增强,以确保网络实时性的要求。强行回顾如下▼:

  TSN系列连载4|TSN网络厉害的核心技术是这个

  TSN系列连载3:TSN网络的工作方式是怎样的?分三点给你讲清楚

  现在我们来看看CC-Link IE TSN网络,如前文所说,CC-Link IE TSN网络在实际应用中支持IEEE1588V2以及IEEE802.1AS来定义时间同步方式,同时使用了IEEEE802.1Qbv来定义时间片调度机制的。

  充分利用这一思路和方法实现不同类型的数据流,并使其能够共享同一个网络介质,以满足实时数据的传输需求。

  说简单点,这一机制就好比一条高速公路,我们把它分成不同的快慢车道,再设法让汽车按照不同的速度排队通过。

  在OSI模型中,CC-LinkIETSN基于第2层数据链路层的TSN技术,在第3~7层,由CC-LinkIETSN独立的协议和标准的以太网协议构成。

 CC-Link OSI模型.png

  ↑↑↑OSI模型

  而在数据链路层CC-LinkIETSN则遵循了IEEE802.1的TSN相关协议。

  了解CC-Link和CC-LinkIE的朋友都知道,CC-Link IE拥有当前中最快的网络速度1Gbps,也即1Gbps的网络带宽,在实际的使用中,我们该如何理解1Gbps带宽这一概念呢?可能很多人会认为假设我们现在有10个并发数据流,每个100Mbps,那么它们正好就可以同时共享这1Gbps带宽了,就像下图这样▼:

 CC-Link 工业以太网.png

  ↑↑↑并行传输这种想法是错误的

  然而,事实上,这种想法是错误的,我们的以太网只有一对数据线用来传输数据,因此,并非是用上图所示的方式将所有数据并行传输,而是以下图所示的方式进行串行传输▼:

 CC-Link 工业互联网.jpg

  ↑↑↑串行传输

  在网络中,一次只能传输一位数据,所有的数据都必须在终端设备和交换机的缓存中排好队,依次从网络发送出去,因此,当网络拥挤时,大量数据蜂拥而至,到达交换机端口,数据在转发前在缓存中的排队等待,并以先到先走的方式进行发送,这势必会造成网络延时

  而这种延时和当前发生的数据传输量有关,并不可控,再加上之前介绍的CSMA/CD的冲突检测方式,综合造成了网络延时的不可控,而这在工业网络,进行传输实时数据时是不被允许的。

  CC-Link IE TSN为了避免以上原因,采用了对传输进行时间片分割的方式来传送数据,网络在传输数据时将带宽分割成一个个时间片,而每个时间片内又区分为实时数据和非实时数据专用的部分,像下图这样▼:

 CC-Link IE TSN网络通.jpg

  这样,实时数据和非实时数据在传输过程中就不会发生干扰,在使用时只需分别对实时数据和非实时数据进行时间调度和数据流量整形,即可以完成两类不同类型数据的共存,而具体的时间调度和数据流量整形则依据IEEE802.1AS和IEEE802.1Qbv协议进行,这在之前的文章中已经进行了详尽的介绍。

  在实际使用中,我们可以简单的看作CC-Link IE TSN网络通过以上方式在数据链路层将数据分为了实时数据信道和非实时数据信道两个部分,它通过实时数据信道传送控制数据等实时数据,来完成循环通信控制设备,而非实时数据信道则可以用来构建IT通信的网络环境,使用支持TCP和UDP的网络终端。

  同时,也可以利用这一信道来进行网络监控、分析和诊断。而在数据链路层之上,CC-Link IE TSN网络可以如图1所示那样,支持不同的网络协议,从而使不同的协议数据能够兼容运行在CC-Link IE TSN之上。

标签: 工业互联网

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