时间敏感网络支持以太网应用

越来越多的生产过程数字化需要工业通信中越来越多的开放性、稳健性、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一种同步和精确定时的方法。

为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全新以太网交换机系列。在接受嵌入式采访时， Microchip 产品营销经理 Andy Ebert 强调了如何通过可靠、基于标准的实时通信来实现 TSN 的目标，以及这将如何成为以太网的未来。

“ 目前工厂内有独立的 IT 和 OT 网络。 TSN 允许组合这些网络。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，而不是当前的方法存在兼容性问题并且随着越来越多的设备互连而无法扩展到所需的更高带宽，“说艾伯特。

时间敏感网络 (TSN)

工厂和工厂拥抱数字化转型范式的速度使得今天有必要开发高性能、可互操作的网络，以支持数据从源头到管理系统，从现场到云端。

想要使用以太网作为连接方式的工业协议，需要能够准确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。 “下一个挑战是处理工业自动化网络中越来越多的互连智能设备的能力，”Ebert 说。

实施具有实时功能的系统使公司能够进一步完善其流程，以提高质量和生产力，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，通过精确的时间同步和流量调度支持确定性通信。这些机制构成了提供所需透明度所需的融合的基础。

以太网交换机

随着工业自动化系统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。

为帮助开发人员，Microchip 推出了 SparX-5i，这是一款基于 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、用于流监管和的 IEEE 802.1Qci IEEE 802.1CB 无缝冗余。此外，该系列支持带宽高达 200G 的标准 L2/L3 以太网，结合 100M、1G、2.5G、5G、10G 和 25 GbE 接口，提供市场上最灵活的连接解决方​​案。

无论您是在汽车和机械工程行业还是食品和饮料行业，TSN 都能为工业制造提供至关重要的优势，包括带宽预留、服务质量 (QoS) 机制、低延迟和多个协议的并行传输——即使在实时并且没有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型的流量，为具有确定性特征的流预留资源，并实现支持多种通信标准（例如下一代 5G 移动通信）的通用网络。

5G 上的 TSN

工业领域的另一个大新闻是5G的到来。无线通信解决方案将首次具备成为参考解决方案所需的条件，即使在实时应用需要确定性和可靠网络性能的制造业中也是如此。

“最新的 5G 标准支持低延迟通信，使移动网络上的 TSN 成为可能。让 TSN 在 5G 上工作是一项挑战，因为移动设备从一个基站移动到另一个基站。这可能会中断连接并影响延迟和可靠性。本地私有 5G 网络（例如在工厂车间）可以从 TSN 协议中受益，”Ebert 说。

因此，在不久的将来，5G 和 TSN 有可能在满足主要连接要求的未来工厂实施中共存：5G 提供灵活性，TSN 提供极低延迟。