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TSN起源、發(fā)展與技術(shù)全景圖

http://bfqmb.cn 2024-12-31 14:35 來(lái)源:CC-Link協(xié)會(huì)

  來(lái)源:TSNLAB 微信公眾號(hào)

  時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN,Time-sensitive Networking)的前身是IEEE 802.1于2005年成立的音視頻橋接網(wǎng)絡(luò)(AVB,Audio Video Bridging)任務(wù)組。目標(biāo)是面向?qū)I(yè)的音視頻場(chǎng)景,如現(xiàn)場(chǎng)演出、轉(zhuǎn)播數(shù)字中心,使用基于Ethernet局域網(wǎng)為音頻、視頻業(yè)務(wù)提供端到端時(shí)延有保障的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),以替代靠大量線纜進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的傳統(tǒng)方案。

  

  AVB技術(shù)的發(fā)展以及后續(xù)的成功商用,吸引來(lái)其它垂直行業(yè)的目光。IEEE 802.1也決定將AVB這個(gè)帶有行業(yè)屬性的名稱更改為行業(yè)中立的TSN。

  

  為什么各個(gè)垂直行業(yè)會(huì)對(duì)AVB/TSN感興趣呢?其實(shí)原因是類似的。以工業(yè)場(chǎng)景為例,當(dāng)前的主流網(wǎng)絡(luò)連接方式,是使用工業(yè)總線和工業(yè)以太,且工業(yè)以太的市場(chǎng)份額逐年增加。傳統(tǒng)的IP/Ethernet網(wǎng)絡(luò),雖然具有開放性好、互通性好、產(chǎn)業(yè)成熟、帶寬大、成本低等優(yōu)勢(shì),但是其網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是統(tǒng)計(jì)復(fù)用的、盡力而為的,不能提供行業(yè)所需要的有界時(shí)延(或者說(shuō)時(shí)延的確定性)的保障。而基于場(chǎng)景設(shè)計(jì)的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò),通過(guò)特定的方法實(shí)現(xiàn)了時(shí)延有界,但是其互通性、可擴(kuò)展性較差,且使用專用的軟硬件,對(duì)于用戶而言成本更高。TSN則兼具兩者的優(yōu)點(diǎn):一方面依托于Ethernet、IP生態(tài),能為用戶提供低成本、大帶寬、支持統(tǒng)計(jì)復(fù)用的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,并解決各種總線、工業(yè)以太協(xié)議互通難的問(wèn)題;另一方面,TSN又具備提供有界時(shí)延、極低時(shí)延、自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)配置、高可靠性等性能優(yōu)勢(shì)。

  

  從2012年以來(lái),由各行業(yè)的需求和完善TSN方案能力兩方面驅(qū)動(dòng),TSN任務(wù)組中每年都有新的項(xiàng)目。TSN的技術(shù)集合也逐漸壯大起來(lái)。關(guān)于IEEE 802.1 TSN工作組的發(fā)展歷程,我們有幸邀請(qǐng)到IEEE 802.1資深專家、中國(guó)首位TSN項(xiàng)目的editor王童童老師為我們撰寫文章《TSN標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程》(文章撰寫中,敬請(qǐng)期待)。

  

  從技術(shù)的視角,TSN的技術(shù)可以分為“有界低時(shí)延”、“資源管理”、“時(shí)間同步”、“可靠性”四個(gè)方面。圖中,藍(lán)色為已完成的項(xiàng)目,紫色為正在進(jìn)行中的項(xiàng)目。除此之外,針對(duì)特定的行業(yè),TSN任務(wù)組還會(huì)制定Profile類的標(biāo)準(zhǔn)。Profile標(biāo)準(zhǔn)的目的,在于針對(duì)行業(yè)的用例和需求,在TSN技術(shù)集合中選取特定的子技術(shù),構(gòu)成該行業(yè)的解決方案,并指導(dǎo)相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或聯(lián)盟組織進(jìn)行后續(xù)TSN行業(yè)測(cè)試認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)制定。

  

  TSN技術(shù)的發(fā)展已有17年歷史,目前的20余項(xiàng)TSN子技術(shù)通過(guò)組合可以形成面向?qū)I(yè)音視頻網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)前傳、工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)、承載網(wǎng)、車載網(wǎng)絡(luò)、機(jī)載網(wǎng)絡(luò)等不同垂直行業(yè)的解決方案,并且在部分行業(yè)已有商用。各廠商紛紛推出TSN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、芯片模組、內(nèi)嵌控制算法的TSN網(wǎng)絡(luò)控制器等。IETF DetNet工作組,也在基于TSN定義的“有界低時(shí)延”技術(shù),積極制定在層三網(wǎng)絡(luò)上的端到端時(shí)延確定性方案。相信二十一世紀(jì)的第三個(gè)十年,會(huì)是TSN技術(shù)厚積薄發(fā)、飛速發(fā)展的十年!

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