Здравствуйте, это сайт Альянса сетевых технологий.

ТСН, полное имя — Time-Sensitive Сеть — это ключевая сетевая технология, предназначенная для обеспечения детерминированной связи в реальном времени в сетях Ethernet. Эта технология была разработана для удовлетворения высоких требований к сетевым коммуникациям в современных областях применения, таких как Промышленная автоматизация、Автомобильная связь、Передача аудио и видео и др. Основная цель TSN — превратить сети Ethernet в надежную связь, предоставив набор протоколов и стандартов. в реальном инфраструктура времени.

Как видно из приведенного выше рисунка, TSN в основном работает на втором уровне модели OSI, то есть уровне канала передачи данных.

Основные задачи канального уровня：Доступ к физическому носителю：Уровень канала передачи данных отвечает за контроль того, как（Например, кабель Ethernet илиWi-Fiканал）Доступ и передача данных на。 Инкапсуляция кадров данных：Он инкапсулирует пакеты данных на сетевом уровне в кадры данных.,для передачи на физические носители. распознавание адреса：Проходит уровень канала передачи данныхMACадрес для уникальной идентификации и адреса устройства,чтобы гарантировать правильную доставку кадра данных на целевое устройство。 Обнаружение и исправление ошибок：Этот уровень также отвечает за обнаружение и исправление ошибок, возникающих во время передачи данных.。

Важность ТСН

Традиционная сеть Ethernet основана на протоколе CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей/обнаружение конфликтов), который использует недетерминированный механизм для управления передачей пакетов данных. Этот недетерминированный механизм приводит к неопределенности при передаче данных, что неприемлемо для многих приложений, особенно тех, которым требуется низкая задержка и высокая надежность.

Важность ТСН заключается в том, что он позволяет сетям Ethernet обеспечивать предсказуемую производительность для удовлетворения потребностей различных приложений реального времени. Это достигается за счет введения чувствительного ко времени механизма синхронизации. часы, планирование данных и формирование трафика, надежность и управление связи и другие особенности, реализующие общение в реальном высокие требования времени. Это делает TSN важной технологией во многих областях, особенно в промышленной. автоматизацияполе。

Протоколы и стандарты ТСН

Набор протоколов TSN содержит несколько подпротоколов, разделенных на четыре категории: синхронизация часов, планирование данных и формирование трафика, надежность и управление ресурсами. Каждая категория подпротоколов играет ключевую роль в обеспечении высокой производительности чувствительных ко времени сетевых коммуникаций.

1. Синхронизация часов

Синхронизация часов является ключевым компонентом набора протоколов TSN. Чтобы реализовать сетевую связь, чувствительную ко времени, все сетевые устройства должны иметь одинаковую временную базу. Протокол синхронизации часов отвечает за обеспечение синхронизации времени между различными устройствами. В TSN существуют два основных протокола синхронизации часов:

• IEEE 1588（Precision Time Protocol,PTP）：Это метод для Синхронизация Высокоточный протокол часов может подключать устройства в сети к часов до субмикросекундного уровня. Протокол PTP часто используется, когда требуется высокая точность. приложение для просмотра,нравиться Промышленное автоматизацияи Передача аудио и видео。
• IEEE 802.1AS：Этот протокол специально разработан для сетей Ethernet.Синхронизация часовпротокол,Гарантирует согласованность временной базы каждого устройства.,Тем самым координируя передачу данных и обеспечивая точную и оперативную связь.

Ключевая роль синхронизации часов заключается в обеспечении того, чтобы пакеты данных имели одинаковую привязку ко времени во всей сети, чтобы передача чувствительных ко времени данных могла осуществляться в соответствии с заранее определенным графиком для удовлетворения требований связи в реальном времени.

2. Планирование данных и формирование трафика

Планирование данных и формирование трафика — еще одна важная категория семейства протоколов TSN, используемая для управления передачей и задержкой потоков данных. Он включает в себя следующие ключевые протоколы:

• IEEE 802.1Qbv：Планирование пропускной способности с учетом временипротокол,Определяет механизм распределения временных интервалов,Обеспечить передачу чувствительных ко времени потоков данных в режиме реального времени. Выделение и управление временными интервалами позволяет передавать в сети различные типы потоков данных в соответствии с их потребностями.,Тем самым повышая эффективность сети.
• IEEE 802.1Qbu：Кодирование кадров с учетом временипротокол,Используется для сжатия и распаковки чувствительных ко времени кадров данных.,уменьшить накладные расходы на передачу данных,Повышение эффективности сети.

Основная функция планирования данных и формирования трафика заключается в обеспечении передачи чувствительных ко времени потоков данных и потоков нечувствительных ко времени данных в одной и той же сети, одновременно ограничивая задержку передачи пакетов данных для удовлетворения требований к малой задержке различных сетей. приложения.

3. Надежность

Протокол надежности в наборе протоколов TSN используется для обработки сбоев в сети и обеспечения надежности передачи данных. Сюда входят следующие протоколы:

• IEEE 802.1Qci：управление процессом с учетом временипротокол,Используется для обеспечения надежной передачи потоков чувствительных ко времени данных.,для предотвращения потери данных или чрезмерной перегрузки.
• IEEE 802.1CB：Резервирование потокапротокол,Передать порядковую нумерацию и скопировать кадр данных,Чтобы гарантировать получение только одной копии кадра данных.,Тем самым повышая эффективность передачи данных.

Цель протоколов надежности — справиться со сбоями и атаками в сети, чтобы обеспечить надежность и целостность передачи данных, что особенно важно для критически важных приложений.

4. Управление ресурсами

Управление ресурсами — еще один ключевой компонент набора протоколов TSN, позволяющий сетевым администраторам настраивать сетевые ресурсы для обеспечения производительности различных приложений. Это включает в себя:

• IEEE 802.1Qat：резервирование потокапротокол,Укажите управление допуском данных на основе требований к ресурсам потока и доступных сетевых ресурсов.,резервировать ресурсы и уведомлять все узлы сети,Убедитесь, что ресурсы для указанного потока доступны.

Роль протокола управления ресурсами заключается в обеспечении разумного распределения ресурсов в сети для удовлетворения требований к производительности различных приложений, тем самым повышая эффективность сети.

Приложение ТСН

Промышленная автоматизация

Промышленная автоматизация является важной областью применения ТСН. Традиционная Промышленная автоматизация Системы часто полагаются на жестко закодированные логические контроллеры.（PLC）и Интерфейс взаимодействия человека с компьютером（HMI）,Каждая точка доступа должна децентрализовать услуги обработки. Такая дисперсия усложняет управление и обслуживание.,И когда необходимо скорректировать или расширить производственную линию,Требует много ресурсов для адаптации и отладки.

Внедрение ТСН в «Промышленной» Это имеет большое значение в автоматизации. За счет подключения промышленного оборудования к сети ТСН достигается удаленное централизованное управление оборудованием и машинами на производственной линии. Сеть TSN обеспечивает эффективность и результативность производственной линии, обеспечивая детерминированную связь в режиме реального времени. Заводские центры обработки данных могут использовать виртуальные ПЛК (vPLC) для централизованного управления, тем самым обеспечивая более безопасное, удобное обслуживание и более гибкую настройку производственной линии. Это превращение в Промышленную Автоматизация приносит огромные преимущества, делая производство более интеллектуальным и адаптируемым.

Автомобильная связь

Автомобильная промышленность — еще одна ключевая область применения TSN. Современные транспортные средства оснащены все большим количеством электронных и коммуникационных устройств, которые требуют высокой степени связи в режиме реального времени внутри транспортных средств и между ними. Это имеет решающее значение для технологий автономного вождения, сетевых коммуникаций транспортных средств и безопасности транспортных средств.

TSN можно использовать для обеспечения связи в реальном времени внутри транспортных средств. Например, в автономных транспортных средствах датчики, блоки управления и модули связи должны быстро и надежно обмениваться информацией для обеспечения безопасности и производительности транспортного средства. Кроме того, TSN также можно использовать для связи между транспортными средствами, например совместного вождения и обмена информацией между транспортными средствами, чтобы повысить эффективность и безопасность транспортной системы.

Передача аудио и видео

Сфера передачи аудио и видео также извлекает выгоду из технологии TSN. Будь то аудиоконференция, прямая трансляция или удаленный мониторинг,ТСН может обеспечить передачу аудио- и видеоданных в режиме реального времени. За счет внедрения ТСН,Задержку передачи аудио и видео данных можно свести к минимуму.,Улучшение качества просмотра и прослушивания.

существовать Передача аудио и В видео TSN может обеспечить синхронизацию данных и предотвратить потерю или задержку пакетов данных, тем самым улучшая взаимодействие с пользователем. Это для тех, кому нужно качественное Передача. аудио и видеоизполе,такие как онлайн-конференции, телевещание и видеонаблюдение,большое значение.

Подвести итог

TSN（Time-Sensitive Networking) — ключевая сетевая технология, предназначенная для удовлетворения потребностей в реальном высокие требования времени. Область применения: Промышленная. автоматизация、Автомобильная связь、Передача аудио и видео и т. д., обеспечивая высокую производительность, надежность и производительность в реальном времени в этих областях. Протоколы и стандарты ТСН формирует комплексный набор решений, обеспечивающих передачу данных в сетях потребностям различных приложений, тем самым способствуя развитию этих областей. Развитие TSN будет и дальше способствовать инновациям и прогрессу в различных областях, делая общение в реальном время становится более надежным и эффективным.

ЯсуществоватьучаствоватьНа третьем этапе специального тренировочного лагеря Tencent Technology Creation 2023 года будет проводиться конкурс сочинений. Соберите команду, чтобы выиграть приз!