2023年10月25日至27日,第十九届中国国际社会公共安全博览会(CPSE安博会)暨全球数字城市产业博览会将如期举行,期间将开展供需对接交流大会,吸引了全国安防企业、工程商、系统集成商以及展商的热切关注。而在这个备受瞩目的盛会中,光路科技受邀出席,并将带来最新TSN技术及其应用的精彩演讲,同时探讨TSN网络技术对各个应用环境的重要性和未来展望。

TSN工业交换机
TSN工业交换机

随着数字化和互联网的蓬勃发展,TSN(时间敏感网络)技术正变得愈发关键。TSN网络技术为不同行业的应用环境提供了高度的可靠性和精确性,从工业自动化到交通、安防等多个领域,都展现出巨大的潜力。它不仅可以提高生产效率,还能够保障数据传输的实时性,为智能城市的构建和未来互联世界的发展提供坚实基础。

工业自动化领域:TSN技术对于工业自动化的应用具有巨大的潜力。它能够确保实时数据在工厂生产线上的传输,从而提高生产效率和产品质量。这对于制造业来说非常重要,因为它有助于减少生产中的停机时间,提高设备利用率,并实现更精确的生产计划。

交通领域:在智能交通系统中,TSN技术能够实现交通信号、车辆控制系统和道路监控设备之间的实时通信。这有助于提高交通的安全性和效率,减少交通事故,并为交通管理提供更多的数据支持,以更好地应对城市交通挑战。

安防领域:安防离不开实时监控和视频传输,TSN技术可实现视频数据的即时传输,使监控系统能够更及时地响应事件。这对于保护公共安全和监控关键设施非常重要。

智能变电站:智能变电站需要对电力系统的状态进行实时监测和管理。TSN技术让数据在各种设备之间高速实时传输,使运营人员能够获得准确和即时的电网状态信息。这对于迅速应对故障、优化电力分配以及提高电网的可靠性非常重要。TSN技术能够提供高精度的时间同步,使不同设备之间的协同工作更加可靠。这将减少电网中的误差以及大大提高电力系统的效率。

在这个背景下,光路科技作为光通信领域的重要企业,已经在TSN技术领域取得了多项重要突破。公司研发的TSN核心模块以及TSN工业交换机已经成功落地应用,将为更多行业的数字化转型和网络升级提供可靠的技术支持。这表明光路科技在TSN技术的研发和应用方面取得了显著成就,为行业提供了创新的解决方案。

本次CPSE安博会上,光路科技将展出一系列最新工业产品和行业解决方案,包括TSN工业交换机、Auto Pro系列交换机、工业无线WiFi6产品以及交通、安防等领域的工业交换机。这些产品将为不同行业的应用提供更高的通信效率和可靠性。

光路科技在本次交流大会的亮相,代表着该公司对TSN技术的研发能力已经趋向成熟,同时也意味着其新技术和新产品再次上升到一个新的台阶。光路科技不仅为通信领域带来更为成熟的TSN技术,还将引领多个行业拓展新的通信标准和满足新的应用需求。这次的亮相将为全球数字城市产业和社会公共安全领域带来更多创新和发展机会,为智能化未来构建更加稳固的网络基础。

在CPSE安博会上,光路科技将分享其TSN技术的最新进展,及TSN技术的潜力和应用。通过这一系列的举措,光路科技将继续发挥引领者的作用,为数字化未来的到来铺平道路,为各行各业提供更加稳定和高效的网络解决方案。

2023年,TSN技术在煤矿行业的应用尚处于初级阶段,但是随着煤矿工业的不断发展,TSN技术的应用前景越来越广阔。下面我们将详细讲述TSN技术在煤矿行业的应用和发展。

TSN技术在煤矿行业的应用前景

TSN技术在煤矿行业的应用现状

煤矿行业是一个特殊的行业,其工作环境往往非常恶劣,因此对于通信网络的可靠性和实时性有很高的要求。传统的煤矿通信网络主要采用现场总线和无线通信等单一的技术手段,但由于各种原因,这些技术手段往往不能满足煤矿通信网络的全部需求。因此,寻找一种更加可靠和高效的通信技术手段成为了当务之急。

目前,由于国内TSN技术的应用尚处于初级阶段,将TSN技术引用到煤矿系统也处于探索过程中。一些大型煤矿企业对TSN技术的引用跃跃欲试,然而,由于TSN技术引入的成本相对较高,许多小型煤矿企业短时间内依然会采用传统的通信技术手段。同时,国内煤矿行业的通信网络架构复杂,各种技术和设备的兼容性问题也是阻碍TSN技术推广的一个重要因素。

随着智慧矿山的提出,煤矿行业对TSN技术的需求也更加迫切。智慧矿山是指利用先进的信息技术手段,实现矿山生产过程的全自动、可视化、实时监控和智能管理。智慧矿山的建设需要依托高可靠、高稳定的通信网络,而TSN技术正是这样一种能够满足智慧矿山建设需求的理想通信技术。

在国外,TSN技术的应用相对成熟一些。许多发达国家拥有先进的煤矿通信网络和丰富的TSN技术应用经验,TSN技术也即将成为煤矿行业通信网络的重要组成部分。在一些发达国家,如美国和澳大利亚,政府对煤矿安全和生产效率的要求非常高,因此对TSN技术的需求也更加迫切。这些国家的部分煤矿企业已经采用了TSN技术来提高通信网络的可靠性、实时性和安全性,并将其应用于矿井自动化、智能化管理等多个领域。

TSN技术和TSN工业交换机在煤矿行业的应用潜力

煤矿行业一直以来都对通信和网络的可靠性、实时性和安全性有着极高的要求。近年来,时间敏感网络TSN技术和TSN工业交换机作为一种现代化的网络解决方案,已经开始吸引煤矿企业的注意。它们可以为煤矿行业带来许多重要的好处:

提高通信可靠性:

TSN技术引入了多点接入、多路径传输和冗余配置等技术手段,极大地提高了煤矿通信网络的可靠性。每个网络节点都拥有独立的时钟,这些时钟可以同步,确保数据传输的同步性和可靠性。这意味着通信中断或数据丢失等问题可以被有效地避免。

增强实时性:

煤矿行业要求高度的实时性,以监测设备状态、协调生产流程和应对紧急情况。TSN技术提供低延迟和低抖动的数据传输服务,确保数据在确定的时间内准确传输到目的地。这有助于提高矿井监测、生产调度等操作的实时性和准确性。

简化网络管理:

TSN技术还提供了集成的网络管理功能,使网络管理和维护更加高效和便捷。网络节点的时钟可以同步到一个公共的时间基准上,简化了整个网络的管理。此外,TSN技术还可以提供故障诊断和远程维护功能,提高了网络管理的效率和可靠性。

提高生产效率:

引入TSN技术和TSN工业交换机,煤矿企业可以实现更智能化的生产管理。实时分析和处理矿井监测数据,可以及时发现潜在的安全隐患并采取措施,从而避免事故的发生。此外,网络管理的简化提高了网络的稳定性和可靠性,降低了故障率,进一步提高了生产效率。

提升安全性能:

TSN技术和TSN工业交换机有助于建立更完善的安全监控系统。实时监测环境参数和设备状态,可以及时发现异常情况并采取安全措施,确保矿井内的安全。同时,TSN技术提供了快速的网络故障恢复功能,保障了安全生产的持续性。

灵活性和可扩展性:

TSN技术为煤矿行业提供了高度灵活和可扩展的网络架构。这意味着可以根据需求轻松添加新设备、传感器和控制系统,以适应不断变化的需求和技术。

自动化和机器人控制:

煤矿行业越来越依赖自动化和机器人技术,以提高生产效率并减少工作人员的风险。TSN技术支持实时控制,有助于实现更高级别的自动化和远程操作。

总之,TSN技术和TSN工业交换机在煤矿行业具有广泛的应用潜力,可以提高通信可靠性、实时性、网络管理效率以及安全性。然而,成功的应用需要充分的规划、硬件和软件支持,以及网络安全的考虑。随着技术的不断发展,TSN技术将继续为煤矿行业带来更多的机遇和改进。

煤矿环境中实施TSN技术的挑战

在煤矿环境中实施TSN技术可能面临一些挑战,这些挑战需要仔细考虑和解决,以确保成功的部署和运行。

  1. 恶劣环境条件:煤矿环境通常具有高湿度、高粉尘、高温和低温等极端条件,这对网络设备的可靠性和稳定性提出了更高的要求。TSN设备和电缆需要经受这些条件的考验,因此必须具备更高级别的防尘、防水、抗腐蚀等特性。
  2. 电磁干扰:煤矿中的设备和机械通常会产生大量的电磁干扰,这可能会影响TSN网络的信号质量。必须采取措施来抵御这些干扰,例如使用抗干扰的通信设备或屏蔽电缆。
  3. 网络安全:煤矿网络需要高度的安全性,以保护关键数据和控制系统。随着网络的连接性增加,网络攻击的风险也增加。因此,在TSN网络中必须采取强大的网络安全措施,包括身份验证、数据加密和入侵检测系统等。
  4. 网络配置复杂性:TSN网络通常需要复杂的配置和调优,以确保时间同步和低延迟传输。在煤矿环境中,特别是在大型矿井中,网络拓扑和设备的部署可能非常复杂,因此需要专业的网络工程师来规划和维护网络。
  5. 设备兼容性和互操作性:煤矿行业有很多老旧设备,这些设备可能无法直接支持TSN技术,需要进行升级或替换,以确保整个通信网络的兼容性和稳定性。另外,在煤矿网络中,可能使用各种不同供应商的设备,这可能导致设备之间的互操作性问题。确保这些设备能够与TSN技术无缝集成是一个挑战,需要开发标准化的通信协议和接口,需要与现有的煤矿通信网络架构和协议进行融合和协调。
  6. 投资成本:TSN设备的采购和维护成本比较高,与传统的通信技术相比,TSN技术的部署和维护需要更多的技术和人力投入,包括硬件、软件、培训和网络管理。煤矿企业需要充分考虑这些因素对整个项目成本的影响。
  7. 培训和技术支持:TSN技术相对较新,可能需要员工接受培训以了解如何规划、配置和维护这种高级网络。此外,必须有适当的技术支持和维护计划,以应对潜在的故障和问题。
煤矿环境中实施TSN技术的挑战

尽管面临这些挑战,但TSN技术在煤矿行业中的潜在应用非常有吸引力,因为它可以提高通信、监测、控制和安全性的水平,有助于提高生产效率并降低潜在的风险。通过综合考虑这些方面,并采取适当的策略和技术解决方案,煤矿企业可以成功地部署和维护TSN网络。

光路科技对TSN技术的研发进程

作为国内领先的工业交换机品牌,光路科技(Fiberroad)在TSN技术的研发方面投入了大量人力和物力资源,这表明了对该技术的重要性和潜力的信心。智慧矿山作为近年来煤矿行业的重要发展方向,其建设离不开先进的信息通信技术的支持,更离不开TSN技术的参与。目前,光路科技研发的FR-TSN系列工业交换机已成功通过权威机构检测,这为其在交通、电力、煤矿、制造等行业的应用奠定了坚实的技术基础,也将为TSN技术引入到煤矿领域提供宝贵的经验和技术支持。

光路科技的FR-TSN系列工业交换机采用先进的时间同步技术和流量控制机制,可以保证数据在确定的时间内准确传输到目的地。采用多点接入、多路径传输、冗余配置等技术手段,可以大大提高通信网络的可靠性。这些TSN交换机还提供集成的网络管理功能,可以对整个网络进行高效管理和维护。对于煤矿领域来说,TSN技术的引入将为智慧矿山的建设提供强有力的支持。

随着技术的不断演进和矿业行业的需求,智慧矿山的建设将更加依赖TSN等先进技术的推动和支持。TSN技术将在提高矿业生产效率和安全性方面发挥重要作用,成为智慧矿山建设的重要技术支撑。

随着煤矿工业的不断发展,TSN技术的应用前景日益广泛。未来,TSN技术将与物联网、云计算以及人工智能等先进技术紧密融合,进一步拓展其在煤矿行业的应用领域。例如,通过将TSN技术与云计算相结合,能够实现矿井数据的实时监测和分析,从而更精准地预测和防范潜在的矿井事故;同时,将TSN技术与人工智能技术融合,可以实现智能化的矿井管理和调度,进一步提高生产效率和安全性水平。这一技术融合将为煤矿行业带来更多创新和改进,促进行业的可持续发展。

综上所述,智慧矿山作为煤矿行业的重要发展方向,其建设离不开TSN等先进技术的支持。TSN技术在煤矿行业的应用前景将越来越广阔,煤矿企业应当积极探索和应用TSN技术等先进的技术手段,以提升企业的生产效率和安全性,推动智慧矿山的建设和发展。

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。

工业以太网

什么是工业以太网?

工业以太网是一种用于工业控制系统的网络通信协议,它在现代制造业中扮演着非常重要的角色。它基于以太网技术,将其应用于工业环境中,以实现高速、可靠、安全的数据传输。相较于传统的专用工业网络,工业以太网具有更大的带宽、更低的成本以及更好的扩展性,因此被广泛应用于各种工业领域。

工业以太网的核心优势之一是其高速数据传输能力。它支持千兆以太网或更高速率的通信,使得实时监测、远程控制和数据采集等任务能够以极低的延迟完成。这对于工业自动化和过程控制非常重要,能够确保生产系统的高效运行,并实现对生产过程的精确控制。

另一个工业以太网的关键特点是其可靠性和稳定性。在工业环境中,网络通信必须能够应对电磁干扰、温度变化、振动和噪声等各种干扰因素。工业以太网通过采用抗干扰技术和可靠的通信协议,确保数据传输的稳定性和可靠性。此外,工业以太网还支持网络冗余和备份机制,以提供高可用性和容错能力,即使在部分网络故障的情况下也能保持通信的连续性。

工业以太网的安全性也备受重视。在现代制造业中,许多关键的生产数据和机密信息需要在网络中传输。工业以太网采用各种安全机制,如身份验证、数据加密和访问控制等,以确保数据的机密性和完整性。这有助于防止未经授权的访问和潜在的网络攻击,保护生产系统的稳定运行和知识产权的安全。

以太网电缆

在工业以太网中,选择适合的以太网电缆是确保高速、可靠通信的重要一环。工业以太网常用的电缆类型包括铜缆和光纤缆。铜缆通常采用双绞线,其中CAT5e、CAT6和CAT6a是常见的规格,它们提供了不同的传输速率和距离要求。光纤缆则通过光信号传输数据,具有高带宽、抗电磁干扰能力强的优势,适用于长距离传输和恶劣环境。

工业以太网交换机

工业以太网交换机是构建工业以太网网络的关键设备之一。它具有多个端口,用于连接各种工业设备、传感器和控制器。工业以太网交换机支持快速数据包转发和流量管理,保证数据的实时性和稳定性。此外,一些工业以太网交换机还提供网络冗余技术,如RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)和PRP(Parallel Redundancy Protocol),以确保网络的高可用性和容错性。

工业以太网交换机

光路科技在工业以太网交换机的研发和生产方面已经取得了各项突破。在工业以太网交换机的研发方面,光路科技密切关注工业应用的需求,针对高速数据传输、实时性和可靠性等方面进行了深入研究,通过引入先进的硬件和软件技术,使工业以太网交换机具有卓越的性能和稳定性,能够满足复杂工业场景中的数据通信需求。通过与不同行业的合作伙伴紧密合作,光路科技的工业以太网交换机能够适应不同行业的特殊需求,如制造业、交通、能源电力等领域。

工业以太网的未来

随着工业4.0和智能制造的兴起,工业以太网的应用领域也在不断扩大。它已经成为实现智能工厂和物联网的关键技术之一。通过将各种设备、机器人和传感器连接到统一的工业以太网网络中,企业可以实现设备的远程监控、大数据分析和实时决策。这为生产流程的优化、效率的提高和质量的保证提供了强有力的支持。

工业以太网作为关键的工业通信技术,正不断发展和演进,以满足未来工业的需求。以下是工业以太网的未来发展趋势:

更高的速率和带宽:随着工业应用中数据量的增加和对实时性的要求,工业以太网将朝着更高速率和更大带宽的方向发展。例如,千兆以太网(GbE)和万兆以太网(10GbE)已经广泛应用,未来可能会出现更高速率的以太网标准。

支持时间敏感网络(TSN):时间敏感网络是一种技术,旨在通过在以太网上提供严格的时间同步和低延迟来满足实时应用的需求。TSN交换机也慢慢从测试阶段走到了应用阶段,TSN将在工业以太网中扮演重要角色,为实现高精度控制、机器人协作和工业自动化等应用提供支持。

结合5G技术:随着5G技术的普及,工业以太网与5G将进一步融合,形成更加强大和灵活的通信基础设施。这将带来更高的移动性、更广的覆盖范围和更低的时延,推动工业物联网和智能制造的发展。

安全性和网络管理:随着工业网络的扩展和连接设备的增加,工业以太网的安全性和网络管理变得更加重要。未来,工业以太网将注重加强网络安全机制,如身份认证、数据加密和安全监控,以应对日益复杂的网络威胁和攻击。

综上所述,工业以太网作为一种现代制造业中不可或缺的通信技术,具有高速、可靠和安全的特点,为工业自动化和智能制造提供了基础设施。它不仅可以提高生产效率和质量,还为企业创造了更大的竞争优势,推动着制造业的持续发展和创新。

3月30-31日,第二十五届中国高速公路信息化大会暨技术产品博览会在福州海峡国际会展中心盛大召开,光路科技携Bypass交换机TSN交换机及高速公路应用方案亮相展会现场。

光路科技 - FIBERROAD
光路科技 - FIBERROAD

中国高速公路信息化大会暨技术产品博览会(简称:CEIC)由中国公路学会主办,是我国交通信息化领域规模和影响力最大的专业性会议。本届会议以“创新·融合·高质量发展”为主题,深入探讨5G、大数据、云计算、人工智能、区块链、数字孪生等新一代信息技术在高速公路建设、管理、运营及出行服务等众多领域的创新应用和产业融合,并集中展示最新、最热的高速公路信息化技术产品研发、应用成果。本次大会展出面积5万平方米,有近300家国内外厂商参展。

光路科技亮相第25届中国高速公路展
光路科技亮相第25届中国高速公路展

为助力智慧高速高质量发展,光路科技研发了一系列用于高速公路应用场景的工业交换机产品及解决方案,并亮相本次展会。

智能交通项目中,室外环境在温度、湿度、供电条件、电磁干扰等方面比数据中心机房环境更恶劣,因此一般采用高可靠性的工业级设备组网,工业交换机则起到了关键作用。光路科技展出的Bypass交换机,采用工业级设计,可在恶劣环境下工作。Bypass交换机通过以太网环网、生成树协议、旁路保护、链路聚合、链路备份等技术实现了高可靠的链路保护。

光路科技工业交换机亮相高速公路展
光路科技工业交换机亮相高速公路展

由于智能交通和工业自动化的高速发展,越来越多的系统对以太网有了更高的需求,它们需要实时和安全的通信。比如工业自动化中的机器必须共享其数据以进行同步、控制、分析和优化。汽车和交通行业也离不开可靠的通信,尤其是在车辆越来越自动化的今天。常规以太网不能满足这些系统的实时通信要求,因为它们需要确定通信延迟时间。

本次展会,光路科技展示了最新的时间敏感网络(TSN)解决方案,TSN交换机通过以太网提供完全确定的实时通信,保证了通信延迟时间。配有冗余协议的TSN以太网交换机,对于需要实时和安全关键通信的系统来说非常有吸引力。TSN交换机在汽车、工业自动化和能源生产中将逐渐使用,TSN技术将会在工业物联网和工业4.0中发挥关键作用。

工业交换机产品和应用吸引了大量感兴趣的朋友,现场人气爆棚
工业交换机产品和应用吸引了大量感兴趣的朋友,现场人气爆棚

光路产品已经获得数十项软件与技术专利,远销80多个国家和地区,设备连接超过1800万节点,已应用于智慧高速、综合管廊、电力传输、煤矿、铁路等诸多领域, 参与多个国内外重点项目,如甘肃省高速公路云联网、吉林省ETC改造、宜昭高速机电二期、南京地铁四号线、杭州紫金港电力管廊、北京平安城市、吉尔吉斯斯坦安全城市、智利5G网络建设。

未来,光路科技将持续聚焦光通信产品在智慧高速中的应用,助力高速公路信息化和智能化转型升级。光路科技将凭借深厚的技术积累和丰富的实践经验,与产业上下游形成合力,共同推动高速公路信息化建设及新技术新产品应用。

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:

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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。