时间敏感型网络正在支持以太网应用

生产过程的数字化日益增长,要求在工业通信中越来越开放,稳健,确定性和灵活性。时间敏感网络(TSN)消除了在以太网应用中分离信息技术(IT)和运营技术(OT)网络的需要,为当今的工业自动化系统提供了同步和精确定时的方法。

为了满足工业市场的需求,Microchip推出了SparX-5i,这是用于工业自动化网络的新型以太网交换机系列。在对嵌入式的采访中, Microchip产品营销经理Andy Ebert强调了如何通过可靠的,基于标准的实时通信来解决TSN的目标,以及这将是以太网的未来。

当前工厂中有独立的IT和OT网络。 TSN允许将这些网络进行组合。带有以太网的TSN提供了一种标准方法来处理工厂自动化网络中所需的实时通信,这与当前存在兼容性问题且无法随着越来越多的设备互连而无法扩展到更高带宽的方法相对应。”埃伯特。

时间敏感网络(TSN)

工厂和工厂正在拥抱数字化转型的速度,因此今天有必要开发高性能,可互操作的网络,这些网络可以支持数据从源到管理系统,从现场到云的传输。

希望使用以太网作为连接方式的工业协议需要能够准确地管理工业流量的不同优先级,而目前的以太网标准无法保证这一点。“下一个挑战是如何处理工业自动化网络中越来越多的互连智能设备的能力,” said Ebert.

实施具有实时功能的系统可使公司进一步完善其流程,以提高质量和生产率,同时降低成本。提供这些好处的技术是时间敏感网络(TSN)协议。

TSN是工业以太网的扩展,它通过精确的时间同步和流量调度来支持确定性通信。这些机制为提供所需级别的透明度所需的融合奠定了基础。

以太网交换机

随着工业自动化系统中对精确定时和同步的需求,经常需要使用多芯片专有解决方案,这增加了开发人员的复杂性和成本。

为了帮助开发人员,Microchip宣布了SparX-5i,这是一种基于IEEE标准的单芯片以太网交换机系列,可提供业界最完整的TSN功能集。 SparX-5i系列支持关键的TSN IEEE标准,例如用于时间同步的IEEE 1588v2和IEEE 802.1AS-REV配置文件,用于流量整形的IEEE 802.1Qbv,用于延迟减少的IEEE 802.1Qbu / 802.3br,用于流策略的IEEE 802.1Qci和IEEE 802.1CB,实现无缝冗余。此外,该系列支持带宽高达200G的标准L2 / L3以太网,并集成了100M,1G,2.5G,5G,10G和25 GbE接口,以提供市场上最灵活的连接解决方​​案。 

不管你’在汽车和机械工程行业或食品和饮料行业,TSN为工业制造提供了至关重要的优势,包括带宽预留,服务质量(QoS)机制,低延迟以及多种协议的并行传输-即使是实时和实时。不像以太网那样对标准进行专有扩展。 TSN协议引入了共享同一连接的不同类别的流量,为具有确定性的流随时间保留了资源,并启用了支持多种通信标准(例如下一个5G移动通信)的通用网络。

SparX-5i框图(来源:Microchip)

超过5G的TSN

工业领域的另一个重大新闻是5G的到来。无线通信解决方案将首次成为参考解决方案,甚至对于实时应用需要确定性和可靠网络性能的制造业也是如此。

“最新的5G标准支持低延迟通信,从而使通过移动网络的TSN成为可能。使TSN在5G之上工作是一个挑战,因为移动设备在蜂窝站点之间移动。这可能会破坏连接性并影响延迟和可靠性。本地专用5G网络(例如在工厂车间)可以从TSN协议中受益,” said Ebert.

所以 ’可能在不久的将来,5G和TSN可以并存于将来满足主要连接要求的工厂车间实施中:5G的灵活性和TSN的极低延迟。


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