随着制造业数字化转型的深入,时间敏感网络(TSN)以其融合IT和OT(运营技术)网络的能力,正逐步成为推动制造业创新的关键技术。而在这个过程中,工业交换机作为智能制造网络基础设施的核心组成部分,其重要性不言而喻。

智能制造和工业自动化
智能制造和工业自动化

TSN融合千兆以太网,与工业交换机高效协同

在现代制造业中,实时通信的需求不断增加。千兆以太网技术因其高带宽和低延迟的优势,完美满足了这一需求。TSN通过融合网络架构,实现了现场总线和信息技术(IT)功能的和谐共存,确保互不干扰。

作为千兆以太网技术的核心设备,工业交换机在高效数据传输中发挥着重要作用。其高速数据传输能力和端口聚合功能,确保了大量数据和信息的实时、可靠传输。此外,工业交换机的网络分段和虚拟局域网(VLAN)配置功能,显著提升了网络的安全性和灵活性,使其能够更好地适应复杂的工业网络环境。

融合了TSN技术的千兆以太网和工业交换机,为制造业提供了一个高效、安全、灵活的网络解决方案。

工业交换机的特性与优势

工业交换机专门设计用于恶劣的工业环境,具备更强的抗干扰和耐用性能,能够在各种极端条件下可靠运行。这类交换机采用坚固的金属外壳,防护等级达到IP30或IP40,以确保在高湿度、高温度、灰尘和振动等严苛环境中依然稳定工作。

工业以太网交换机
工业以太网交换机

抗干扰与耐用性能

工业交换机具备出色的抗电磁干扰(EMI)性能,能够有效抵御来自周围设备和环境的电磁干扰。其设计通常符合或超越严格的电磁兼容性(EMC)标准,这使得它们在高电磁辐射的环境中仍能保证通信的稳定和可靠。此外,工业交换机还具有出色的机械抗振性能和抗冲击能力,适用于存在机械振动和冲击的工业现场。

支持广泛的工业标准和协议

为了满足工业生产设备之间高效通信的需求,工业交换机支持广泛的工业通信标准和协议,如Modbus、PROFINET、EtherNet/IP、CANopen等。这些协议使得不同厂商的设备能够互操作,提升系统的兼容性和灵活性。例如,PROFINET是一种广泛应用于自动化领域的工业以太网标准,提供实时数据传输和高带宽,以满足复杂的工业自动化需求。

高端口数量和数据传输速度

在技术参数方面,工业交换机通常具有更多的端口数量和更高的数据传输速度,以满足工业网络中大量数据的传输需求。例如,光路科技工业交换机支持千兆以太网或万兆速率的网络连接,确保大数据量和高实时性要求的工业应用得以实现。此外,交换机的端口配置灵活,可以包括光纤端口,以满足远距离数据传输需求。

宽温度工作范围

工业交换机通常具有宽广的温度工作范围,能够在-40℃到75℃甚至更高的环境温度下正常工作。这种设计使得它们能够适应各种极端环境,如极寒的户外环境或高温的生产车间。这种高温宽容性和低温耐受性确保了工业交换机在各种温度条件下都能提供稳定可靠的网络连接。

总之,工业交换机凭借其卓越的抗干扰性、耐用性、广泛的协议支持、电磁兼容性、高数据传输能力和宽温度工作范围,成为工业环境中不可或缺的网络设备。这些特性和优势使得它们能够在各种极端环境下确保工业网络的稳定和高效运行,为工业自动化和智能制造提供坚实的通信基础。

工业交换机在TSN融合网络中的作用

在TSN融合网络中,工业交换机不仅承担着数据传输和交换的基本职责,还具备多项关键功能,确保网络的高效、稳定和实时运行。工业以太网交换机通过引入TSN技术,实现了确定性网络通信,广泛应用于工业自动化、智能制造和物联网等领域。

数据传输和交换

工业交换机在TSN融合网络中主要负责高效的数据传输和交换。它们通过支持IEEE 802.1 TSN系列标准(如802.1Qbv、802.1AS等),实现了对数据流的精准调度和时间同步,确保了关键任务数据的实时传输。例如,IEEE 802.1Qbv(增强时间感知调度)允许交换机根据预先定义的时间表对不同的数据流进行优先级管理,从而保证了关键数据的低延迟传输。

IEEE 802.1Qbv
IEEE 802.1Qbv:基于优先级的门控调度

实时监控和故障诊断

工业交换机在TSN融合网络中的另一重要功能是提供实时监控和故障诊断能力。通过集成高级监控工具和诊断功能,网络管理员可以实时获取网络运行状态和性能指标,如数据包丢失率、延迟和带宽利用率等。这些信息帮助管理员及时发现和解决网络问题,确保网络的持续稳定运行。例如,工业交换机可以利用Port Mirroring和sFlow技术,对网络流量进行详细分析和监控。

支持多种网络管理协议

为了方便网络管理员对网络进行远程管理和配置,TSN工业交换机支持多种网络管理协议。这些协议包括简单网络管理协议(SNMP)、命令行界面(CLI)和基于Web的管理界面等。SNMP允许管理员通过标准化的协议对网络设备进行监控和管理,实时获取设备状态和性能数据。CLI提供了灵活的命令行操作,适合高级用户进行详细的配置和管理操作。基于Web的管理界面则提供了图形化的管理方式,用户友好,便于直观地进行设备配置和状态监控。

TSN融合网络中的确定性和低延迟

TSN融合网络的核心目标是实现网络通信的确定性和低延迟,这对工业自动化和实时控制系统来说非常重要。工业交换机通过支持时间敏感网络功能,能够在网络中提供严格的时间同步和调度机制,确保数据包在预定的时间窗口内到达目的地。这种确定性通信大大降低了数据传输的抖动和延迟,提高了系统的响应速度和可靠性。

高可靠性和冗余机制

为了增强网络的可靠性,工业交换机在TSN融合网络中通常还支持多种冗余机制,如快速生成树协议(RSTP)、环网协议(如MRP)和链路聚合控制协议(LACP)等。这些冗余技术确保了即使在网络部分故障的情况下,数据仍能通过备用路径进行传输,维持网络的正常运行。例如,MRP(媒体冗余协议)可以在网络拓扑发生变化时,迅速恢复数据传输路径,减少网络中断时间。

TSN技术与工业交换机共同推动制造业创新

在现代制造业中,智能制造已成为提升生产效率和产品质量的关键手段。TSN技术与工业交换机的结合,正为这一领域带来革命性的创新。TSN技术通过严格的时间同步和低延迟通信,确保生产设备和系统之间的数据传输精准且可靠。而工业交换机作为TSN网络的核心组件,不仅提供高效的数据交换和传输,还具备实时监控和故障诊断功能,保障网络的稳定性和安全性。

TSN技术加强智能制造
TSN技术加强智能制造

在智能制造环境中,生产设备需要实时协同工作,任何延迟或数据丢失都可能导致生产线的停滞甚至质量问题。TSN技术则实现了确定性网络通信,确保关键数据流在严格的时间窗口内传输,极大地减少了数据传输的抖动和延迟。工业交换机的高可靠性、冗余机制和可管理性,确保了在网络故障时数据传输的连续性。这种高可靠性对于智能制造中的自动化生产线非常重要,因为任何停机时间都会导致生产效率的下降和成本的增加。

TSN技术与工业交换机的紧密结合,正在为智能制造提供坚实的通信基础。它们共同推动了制造业的创新,使生产过程更加高效、灵活和可靠,为企业在激烈的市场竞争中赢得了宝贵的优势。

光路科技的TSN交换机:制造业的强有力支撑

光路科技推出了支持核心TSN协议的FR-TSN系列交换机。这些交换机不仅具备工业级属性,还深度集成了TSN的关键技术,如精确时间同步、流量调度等,使得数据在传输过程中能够保持高度的确定性和实时性。

光路科技的TSN交换机已通过“时间敏感网络(TSN)产业链名录计划”认证,这是国内权威的TSN检测认证。这一认证标志着光路科技的TSN交换机在技术和性能方面达到了行业领先水平,将为制造业及其它关键行业提供强有力的支撑。

FR-TSN交换机集成了精确的IEEE 802.1AS时间同步协议,确保网络中所有设备的时间同步精度达到纳秒级。这对于需要精确时间协调的工业应用,如自动化生产线和机器人控制系统很重要。此外,它们支持IEEE 802.1Qbv增强时间感知调度,通过预先定义的数据传输时间表,实现关键数据流的优先传输,确保低延迟和高确定性。

TSN交换机:FR-TSN4206
TSN交换机:FR-TSN4206

FR-TSN交换机的应用领域广泛,例如:

智能交通

在智能交通领域,光路科技的TSN交换机能够实现对交通信号灯、摄像头和其他关键设备的实时控制和数据传输。这不仅提高了交通管理的效率和准确性,还为智能交通系统提供了稳定可靠的通信保障,减少交通拥堵和提高公共安全。

智能制造

在智能制造领域,光路科技的TSN交换机通过高效管理和控制生产线上的各个设备,显著提高了生产效率和产品质量。其低延迟和高可靠性使得生产设备能够实时协同工作,减少了停机时间和生产故障,提高了整个生产过程的连贯性和效率。

能源管理

在能源管理领域,光路科技的TSN交换机支持对能源设备的实时监测和控制。通过精确的数据采集和分析,可以优化能源管理策略,提高能源利用效率,减少能源浪费。例如,在智能电网系统中,TSN交换机可以实现对分布式能源资源的精确调度,确保电网的稳定运行。

光路科技也在积极研究和拓展其它行业领域对TSN技术的引入,并已发布全国产TSN交换机及TSN核心模块,TSN产品范围已覆盖接入层、汇聚层和核心层,将不断推动TSN技术的发展,助力各行业实现更高效、更智能的运营和管理。

总结

工业交换机是实现现代工业自动化和智能制造不可或缺的核心设备,TSN技术融合IT-OT网络为制造业带来了前所未有的机遇和挑战,通过其融合网络架构、高带宽、低延迟和精确时间同步等特点,TSN正逐步成为推动制造业数字化转型的关键技术。光路科技的TSN交换机也将为制造业及其它行业的数字化转型提供强有力的支撑。

通过持续的技术创新和优化,工业交换机将在未来的TSN融合网络中发挥更加关键的作用,推动工业通信向更高效、更智能的方向发展。

TSN时间敏感网络产业链名录计划

TSN技术,即时间敏感网络(Time Sensitive Networking)技术,是支撑智能工业、自动驾驶等新兴应用的关键技术。它主要由一系列标准组成,这些标准定义了TSN中的几大核心功能,包括时钟同步、数据调度及流量整形、高可靠性保证、资源管理等,从而提供低延迟、低抖动、高可靠性的数据传输服务。

为了推动TSN技术在我国的有序发展,2020年10月,在工业互联网产业联盟网络组组织下,中国信息通信研究院联合产学研用50余家单位,共同启动了我国首个TSN产业促进项目——“时间敏感网络产业链名录计划”。这一名录计划旨在通过多个行业场景、多个产品门类和多个技术维度的深入研究,构建立体的TSN产业链名录技术框架与产业体系。通过技术研发、标准研制、产品测试、应用示范和规模商用等环节的有机结合,形成完整的产业闭环,推动我国TSN技术与产业的健康发展。

随着名录计划的深入实施,我国TSN产业链将不断丰富和完善,形成一批具有自主知识产权的核心技术和产品。这将有助于加速TSN技术的应用落地和产业壮大,为我国智能工业和多个新兴领域的快速发展提供有力支撑。同时,通过加强产业链上下游企业的合作与交流,促进产学研用的深度融合,将进一步推动我国TSN产业的创新发展和国际竞争力的提升。

FR-TSN4206通过“时间敏感网络(TSN)产业链名录计划”认证

近日,光路科技(Fiberroad)旗下的FR-TSN4206交换机成功通过了中国信通院“时间敏感网络(TSN)产业链名录计划”的认证,同时,光路科技也成为国家时间敏感网络联盟成员单位。这一里程碑式的成就标志着光路科技TSN交换机在确定性网络领域的技术实力得到了行业的广泛认可。

光路科技TSN交换机“时间敏感网络产业链名录计划”检测证书
光路科技TSN交换机“时间敏感网络产业链名录计划”检测证书

FR-TSN4206交换机作为光路科技FR-TSN系列的核心产品,其设计理念和技术实现均体现了时间敏感网络技术的精髓。该交换机完美支持IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qbu、IEEE 802.1Qci、IEEE 802.1CB等多项TSN核心协议,通过精密的时钟同步、数据调度及流量整形等技术,确保数据传输的低延迟、高可靠性和确定性,从而满足工业自动化、智能制造等严苛环境下对网络的极高要求。

在硬件配置上,FR-TSN4206支持2路万兆光口和6路千兆电口,为用户提供了灵活多样的接入选择,同时保证了高速、远距离的传输能力。无论是大型工厂的骨干网络还是现场设备的接入网络,FR-TSN4206都能提供稳定可靠的网络支持。

此外,FR-TSN4206还具备强大的网络管理功能。它支持ERPS环网协议,能够在网络出现故障时自动切换路径,确保网络的连续性和稳定性。同时,其三层管理功能也大大简化了网络的管理和维护工作,降低了用户的运营成本。

和光路科技其它卡轨式工业交换机相同的是,FR-TSN4206也是一款专为恶劣环境设计的工业级以太网交换机。它能在-40℃~75℃的宽温环境下稳定工作,无论是酷热的夏季还是寒冷的冬季,都能保持出色的性能。同时,其IP40防护等级和8000V防雷特性也使其在恶劣的工业环境中能够安全可靠地运行。

光路科技TSN工业交换机:FR-TSN4206
光路科技TSN工业交换机:FR-TSN4206

通过“时间敏感网络(TSN)产业链名录计划”的认证,FR-TSN4206的优异性能和稳定表现得到了行业的充分认可。这不仅是对光路科技技术实力的肯定,也是对FR-TSN4206在确定性网络领域领先地位的确认。未来,光路科技将继续深耕TSN技术,推出更多优质产品,为工业自动化、智能制造等领域的发展提供强大的网络支持。

国家时间敏感网络联盟成员单位:光路科技将TSN技术进行到底

TSN技术作为支撑工业4.0、智能制造等新兴产业的关键技术,正日益受到业界的广泛关注。作为国家时间敏感网络联盟成员单位,光路科技始终站在行业前沿,加大TSN技术的研发力度,致力于将TSN技术进行到底,为构建确定性网络贡献力量。

确定性网络,作为TSN技术的核心目标,旨在实现网络传输的低延迟、高可靠性和精确时间同步。光路科技深知确定性网络对于工业自动化、智能交通、远程医疗等领域的重要性,因此,公司不断加大研发投入,积极探索TSN交换机在各个领域的应用。

在产品研发方面,光路科技紧跟国际前沿技术动态,持续推出高性能、高可靠性的TSN交换机产品。近日,光路科技研发的机架式TSN交换机精彩亮相,同时发布了业内首款全国产TSN交换机,以及TSN交换机核心模块。这些TSN交换机完美支持IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv等多项TSN核心协议,能够实现精确的时钟同步和数据调度,确保数据传输的确定性。同时,FR-TSN系列交换机还支持多种接口类型和灵活的组网方式,满足不同应用场景的需求。

全国产TSN时间敏感网络交换机芯片
全国产TSN时间敏感网络交换机/芯片

在应用探索方面,光路科技的TSN交换机已经实现落地应用,但行业应用广度还不够,很多行业领域依然对TSN技术的嵌入保持探索或观望态度。TSN交换机虽然有它的优越性,但在当前的实际应用场景中仍面临诸多挑战。光路科技将积极与各行业合作伙伴开展深度合作,共同探索如何让新的TSN技术兼容旧的网络环境,如何让现有的通信系统插上TSN这双翅膀,从而推动TSN技术的深入应用,并助力行业转型。

通过产学研用紧密结合的方式,光路科技不断推动TSN技术的突破和进步,为行业的发展注入新的动力。展望未来,光路科技将继续加大TSN技术的研发力度,不断提升产品的性能和可靠性。同时,公司还将积极拓展TSN技术在更多领域的应用,推动确定性网络建设的全面提速。相信在光路科技的持续努力下,TSN技术将在更多领域发挥重要作用,为我国的工业现代化和智能化发展贡献更多力量。

IEEE 802.1Qbv是IEEE 802.1家族中的一项重要标准,专门针对实时流量的时间敏感性进行优化。这一标准在网络通信领域,特别是在对实时性要求极高的应用中,如音视频传输、工业自动化、智能交通系统等,具有极其重要的地位。

IEEE 802.1Qbv时间感知调度器

在传统的以太网网络中,数据包的传输受到多种机制的影响,如碰撞检测和随机后退等。这些机制虽然在一定程度上确保了网络的稳定性和公平性,但也带来了数据包传输时间的不确定性。对于实时应用程序来说,这种不确定性可能导致音视频质量下降、控制信号延迟等问题,从而影响用户体验和系统性能。

为了解决这个问题,IEEE 802.1Qbv引入了时间感知调度机制。这一机制允许网络设备根据预先定义的时间表对数据包进行排队和传输,从而确保实时数据包在网络中的传输受到严格的时间约束。具体而言,IEEE 802.1Qbv通过引入时隙机制,将网络带宽划分为固定长度的时隙,并为不同类型的流量分配不同的时隙。这样,网络管理员就可以根据应用程序的要求,为实时流量分配足够的带宽和优先级,从而满足对延迟和时序性的高要求。

除了引入时间感知调度机制外,IEEE 802.1Qbv还支持多个优先级,并允许网络管理员根据应用程序的要求配置这些优先级。通过将高优先级流量调度到网络中的更高优先级时隙,IEEE 802.1Qbv可以确保对实时流量的快速响应。这一特性使得IEEE 802.1Qbv在需要同时处理多种类型流量的网络中表现出色,能够确保实时流量得到优先处理,从而满足各种应用场景的需求。

IEEE 802.1Qbv时间感知整形器在多个时隙分配不同的流量等级

值得一提的是,为了确保网络中各个节点的时钟同步,IEEE 802.1Qbv还依赖于时间同步协议,如IEEE 1588 Precision Time Protocol(PTP)。这一协议能够确保所有设备在同一个时间基准上进行调度,从而消除由于时钟偏差导致的传输延迟和时序问题。通过与PTP等时间同步协议的配合使用,IEEE 802.1Qbv能够提供更加精确和可靠的时间感知调度功能。

光路科技的TSN交换机引用了IEEE 802.1Qbv协议,这意味着该交换机能够支持时间感知调度功能,为实时流量提供优先处理。这使得光路科技的TSN交换机在需要处理实时流量的场景中表现出色,如工业自动化、智能交通系统等领域。通过使用光路科技的TSN交换机,用户可以确保实时流量在网络中得到优先处理,从而满足对延迟和时序性的高要求,提升整体系统性能和用户体验。

综上所述,IEEE 802.1Qbv作为一项针对实时流量时间敏感性进行优化的重要标准,在网络通信领域具有广泛的应用前景。通过引入时间感知调度机制和支持多个优先级,IEEE 802.1Qbv为实时应用程序提供了可靠的网络基础设施,满足了各种应用场景对延迟和时序性的高要求。同时,通过与时间同步协议的配合使用,IEEE 802.1Qbv能够确保网络中各个节点的时钟同步,消除传输延迟和时序问题。这使得IEEE 802.1Qbv在工业自动化、智能交通系统、音视频传输等领域具有广泛的应用价值。

前言

TSN(Time-Sensitive Networking)时间敏感网络是国际IEEE802.1工作组开发的一套协议标准,是一种在传统的非确定性以太网技术中实现业务传输确定的最小时延的协议族,为标准以太网增加了确定性和可靠性,是一种进一步提高工业网络的可用性和可控性的技术手段。

在目前国内工业通信的传统应用中,工业以太网设备,例如工业以太网交换机,在前十年里,和普通商用交换机相比,主要的差异性是在交换机的温度适应性、结构和安装以及整机的EMC抗扰度等硬件特性上加以区分,在未来工业通信的发展上,工业以太网交换机将融合TSN技术,精准、精确的工业自动化系统的关键性控制和集采业务报文进行同步和控制,保证工业通信网络最小的时延和抖动,最终提高整体工业网络的稳定性和可靠性,TSN技术作为下一代工业交换机的关键技术指标,是未来严格区分普通交换机的重要功能之一,其本身也是属于传统以太网的扩展功能的子集。

TSN确定性网络解决的问题

1、CSMA/CD(载波侦听多路访问和冲突检测)技术

以太网通信在我国已经发展几十年,属于非常成熟的通信技术,是基于CSMA/CD技术承载于双绞线(UTP线缆)进行组网和通信的,但是采用串行方式进行传输带来的问题是多设备共享,这既是以太网的优势,同时也是工业以太网的劣势,因为所有的发射端没有基于时间的流量控制,采用尽力而为的转发机制,导致了不同设备的数据流在时间上产生叠加,虽然有QoS优先级机制或者缓冲区机制来进行保障,但是在网络负荷较重的时候,会出现业务的转发延迟变高,甚至会被丢弃。

TSN技术解决的问题

2、工业以太网的互操作性瓶颈

随着国际上大力发展工业互联网和工业4.0,工业通信业务的发展对网络基础设施提出了更高的要求和需求,我们国内的工业网络也呈现出融合、开放和灵活的OT+IT结构发展。

在传统的工业以太网,例如EtherCAT、Profinet、CC-Link、ModBus等技术中,虽然提供了确定性连接和延迟的保证,但是各个协议之间不能进行互操作,导致整个网络结构不灵活。

TSN交换机解决工业以太网的互操作性瓶颈
TSN交换机解决工业以太网的互操作性瓶颈

TSN技术包含了IEEE802.1AS、IEEE802.1Qbv等多种协议标准,是属于传统以太网的扩展子集,具备很强的通用性和操作性,同时也满足网络连接的确定性和延迟的保证性。

光路科技TSN解决方案

光路科技FR-TSN系列时钟敏感网络交换机是集成了TSN协议栈技术的卡轨式管理型工业以太网交换机,该系列TSN交换机具有确定性和微秒级交互特性,提供丰富的网络接口,例如10GBase-X SFP+接口、100/1000Base-X SFP接口和10/100/1000Base-TX 电口,支持IEEE802.1AS、IEEE802.1Qbv等协议,并支持RSTP/MSTP、VLAN、组播、QoS等丰富的二层软件特性。

光路科技TSN交换机
光路科技TSN交换机

FR-TSN系列工业以太网交换机采用导轨式IP40铝合金外壳设计,具备极端的环境温度适应性和优良的EMC电磁兼容抗扰性设计,可在恶劣工业环境下稳定可靠的工作,FR-TSN系列产品作为下一代工业网络的演进方向产品之一,是未来引发无人驾驶、边缘计算、虚拟现实等领域技术落地的工业交换机产品,也是对工控领域的离散型工业通信进行数字化转型和智能制造升级的利器。光路科技致力在电力、交通、5G融合网、工业精密制造、汽车无人驾驶以及军工船载等领域,持续为客户提供针对传输时间具有高稳定性、可操作性要求的各种网络的可靠解决方案。

时间敏感网络(TSN)是一项仍在开发中的新兴技术,首个TSN标准于2017年发布以来,越来越多的行业领域开始探究TSN的技术应用,2023年,光路科技加大了TSN技术的研发力度,TSN技术在工业以太网和TSN交换机的应用方面将会有新的探索和进展。

TSN技术-工业以太网

TSN技术的关键优势

TSN是一组用于改善工业网络中同步和确定性通信的技术。TSN基于IEEE 802.1AS,它定义了一种支持精确定时和同步的新型以太网。TSN允许创建比传统以太网网络更具确定性和响应性的网络。这使得TSN成为需要低延迟和高可靠性的应用的理想选择,例如工厂自动化、高速公路、汽车网络和航空航天。

与传统以太网相比,TSN提供了几个关键优势。

首先,TSN使用时间感知调度程序来确保数据包在正确的时间传输。这样可以更精确地控制数据包的发送和接收时间,这对于需要低延迟的应用程序至关重要。其次,TSN使用一种称为时间触发发送的机制来确保数据包始终在正确的时间发送。这样可避免重新传输导致的延迟。第三,TSN使用一种数据流保留机制来保证属于特定流的数据包将始终按顺序传输。这对于需要确定性通信的应用程序来说,是必不可少的。

TSN技术的主要趋势

TSN网络技术有三个主要趋势:

1. 转向以太网: 第一个趋势是从专有网络转向以太网。这是由对更高带宽的需求和利用以太网提供的规模经济的愿望所驱动的。

2. 对更精确计时的需求: 第二个趋势是对更精确计时的需求。这是由于越来越多地使用时间敏感的应用程序,如IP语音和视频会议。

3.软件定义网络的兴起: 第三个趋势是软件定义网络的兴起。这是由对更大灵活性的需求和利用虚拟化优势的愿望所驱动的。

TSN技术加快工业4.0数字化转型

TSN时间敏感网络将逐渐被添加到工业以太网中,为自动化和控制应用提供前所未有的确定性性能水平,从而加快实现IT-OT融合和工业4.0数字化转型。

工业4.0数字技术有可能改变现代制造业,并实现企业IT和OT运营的融合。制造网络上的数据已经出现了“爆炸”,但管理这些数据需要融合的高带宽网络基础设施和增值的数字化转型战略。

融合允许设备和系统共享相同的网络架构进行通信,避免了多个网络的复杂性和成本。但是理想的系统应该提供高速、实时的确定性通信的基础,允许整个企业共享数据。最终目标是完全优化操作所需的流程透明度,允许数据从源头流向可以处理的地方,以获得可操作的见解,然后反馈到流程中。

TSN网络技术将为制造业带来诸多好处:

TSN工业交换机
Fiberroad TSN工业交换机

时间敏感网络包含了一组主要的国际标准,这些标准定义了时间同步方法(IEEE802.1AS)和工业网络上形成、调度和管理网络流量的技术(IEEE802.1Qbv)。它们共同提供了确定性的工业以太网技术,作为融合网络体系结构的基础。

对于当今工厂中的典型制造系统,实时关键应用(包括闭环控制和高性能运动控制)的数据传输在单独的网络中实现。然而,工作流程日益增长的灵活性和数字化要求IT和OT的日益融合,以及整合以前独立系统的能力。 通过扩展和适应现有的以太网标准,TSN实现了工业网络上IT和OT的融合。其结果是实时关键数据和数据密集型应用程序都可以通过共享的以太网电缆实现,而不会相互干扰。

在工业4.0的大环境下,很多制造商开始利用工业物联网(IIoT)技术来优化生产和运营,从而部署了更高效的设备,同时也需要更快速的网络来保证机器人的高效工作。传统以太网协议已经很难支撑现有的新技术和新设备,这时则需要有一套兼容性高的技术能支持时钟同步及复杂的协议,以实现时间敏感数据的实时传输,这时就用到了TSN技术

光路科技推出TSN交换机

经过长期的研发和测试,光路科技为智能制造、智能电网、轨道交通及其它5G应用提供了时间敏感型数据传输解决方案,推出了TSN系列交换机,它们具有确定性时延以及多协议传输能力,这些TSN交换机的低延迟、低抖动、高可靠性能,保证了数据的确定性传输和网络复用性。

光路科技TSN交换机
Fiberroad TSN Switch

TSN交换机的主要特色

TSN的全称Time Sensitive Networking,即时间敏感网络,是IEEE定义的标准技术,位于OSI模型的第2层(数据链路层),用于扩展当前以太网网络的功能,可在标准以太网上实现确定性消息传递。TSN技术通过利用时间同步方法(IEEE 802.1AS)和分时方法(IEEE 802.1Qbv)来确保确定性通信。

相比传统以太网通信,TSN技术可以混合实时通信和非实时通信。TSN能够将确定性服务降到微秒级,降低整个通信网络复杂度,实现信息技术 (IT)与运营技术(OT)融合,其具有精准的时钟同步能力,确定性流量调度能力,以及智能开放的运维管理架构,可以同时保证多种业务流量的高质量传输,不但提高了性能,而且减少了成本。

下表是光路科技TSN交换机支持的IEEE802.1关键协议:

IEEE 802.1ASgeneralized Precision Time Protocol 通用精确时间协议。确保时钟同步,并达到微秒级甚至纳秒级的精度误差。
IEEE 802.1QbvEnhancements for Scheduled Traffic 增强预定流量,通常也被称为时间感知流量整形(TAS)。
IEEE 802.1QccSRC增强功能和性能改进
IEEE 802.1Qav队列及转发协议。时间敏感流的转发和排队增强(FQTSS)
IEEE 1588 (PTP V2)Precision Time Protocol 精确时间同步协议。
Fiberroad TSN Switch - IEEE802.1

TSN交换机将面向更多应用

新的工业控制需求,已经不允许在网络停止运行期间进行网络配置。光路科技的TSN交换机,通过IEEE 802.1Qcc 引入集中网络控制器(centr alized network configuration,CNC)和集中用户控制器(centralized user configuration,CUC)来实现网络的动态配置,可以在网络运行时灵活地配置新的设备和数据流,保证设备高效运行。

TSN技术已经在汽车网络开始应用,而在工业自动化、智能电网及诸多的5G NR网络还属于起步阶段。光路科技将根据各个行业实际应用场景进行研发,进行定制化解决方案研究,并推出面向不同行业领域的TSN交换机。

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