Co to jest sieć wrażliwa na czas (TSN)?
TSN (Time Sensitive Network) to grupa standardów IEEE 802.1. Pomagają zwiększyć niezawodność zwykłych sieci Ethernet. TSN to sposób na zapewnienie szybkości sieci i dostarczania wiadomości na czas. Gwarantuje niskie opóźnienia i fluktuacje oraz ustala limity czasu przesyłania wiadomości. Te cechy mają znaczenie w przypadku różnych zastosowań, w tym systemów automatyki przemysłowej, motoryzacji i awioniki, które wymagają natychmiastowej kontroli urządzeń fizycznych.
TSN wykorzystuje mechanizm synchronizacji czasu, taki jak Precision Time Protocol (PTP), aby zapewnić, że wszystkie węzły w sieci mają wspólny obraz czasu. TSN pozwala nam planować pakiety z wyprzedzeniem, dzięki czemu dotrą na czas. Kontroluje także przepływ ruchu i zatory, nadając priorytet ruchowi w czasie rzeczywistym przed ruchem standardowym. TSN może również obsługiwać zagubione lub uszkodzone pakiety.
Jak protokół Precision Time Protocol (IEEE 1588) wypada w porównaniu z TSN?
Precision Time Protocol (PTP) to protokół używany do synchronizacji zegarów w sieci. W sieci do synchronizacji zegarów używany jest protokół Precision Time Protocol (PTP). W połączeniu ze specjalistycznym sprzętem protokół PTP może osiągnąć dokładność poniżej mikrosekundy, dostarczając informacje o taktowaniu do zegarów podrzędnych. PTP ma relację master-slave, w której zegar główny dostarcza informacje o taktowaniu zegarom podrzędnym.
TSN to zbiór wytycznych ułatwiających niezawodną i szybką komunikację poprzez Ethernet. Do jego najważniejszych cech należy synchronizacja czasu, jakość usług i kształtowanie ruchu. TSN znajduje praktyczne zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak sterowanie przemysłowe, przemysł motoryzacyjny i awionika.IEEE 1588 to standard określający sposób wdrożenia PTP. TSN to wyłaniający się standard, który opiera się na IEEE 1588, aby zapewnić dodatkową funkcjonalność dla sieci wrażliwych na czas.
| Standardy TSN | ||
|---|---|---|
| Standard | Definicja | Tytuł normy |
| IEEE 802.1ASrev, IEEE 1588 | Czas i synchronizacja | Ulepszenia i ulepszenia wydajności |
| IEEE 802.1Qbu i IEEE 802.3br | Przekazywanie i kolejkowanie | Wywłaszczanie ramki |
| IEEE 802.1Qbv | Przekazywanie i kolejkowanie | Ulepszenia dla ruchu zaplanowanego |
| IEEE 802.1Qca | Kontrola i rezerwacja tras | Kontrola i rezerwacja tras |
| IEEE 802.1Qcc | Metoda konfiguracji centralnej | Ulepszenia i ulepszenia wydajności |
| IEEE 802.1Qci | Kontrola wjazdu oparta na czasie | Filtrowanie i kontrola poszczególnych strumieni |
| IEEE 802.1CB | Bezproblemowa redundancja | Replikacja i eliminacja ramek w celu zapewnienia niezawodności |
Tabela 1: Norma TSN
UWAGA: Nie wszystkie standardy pokazane w powyższej tabeli są wymagane do obsługi TSN. Produkty z serii TSN firmy Fiberroad obsługują standardy IEEE 1588(PTPv2), IEEE 802.1AS, IEEE 802.Qbv, IEEE 802.1Qcc, IEEE 802.1Qav.
Co TSN może zrobić dla Internetu rzeczy (IoT)
Połączenia Internet przedmiotów (IoT) to rozwijająca się sieć urządzeń podłączonych do Internetu. Urządzenia te mogą obejmować wszystko, od termostatów i samochodów po sprzęt produkcyjny i maszyny szpitalne. Wraz z rozwojem Internetu Rzeczy rośnie zapotrzebowanie na niezawodny i wydajny sposób przesyłania danych między urządzeniami. Tutaj właśnie pojawia się sieć wrażliwa na czas (TSN).
TSN odnosi się do zbioru standardów ustalających wytyczne dotyczące przesyłania danych wrażliwych na czas w sieci. Jego głównym celem jest zapewnienie transmisji danych z możliwie najmniejszym opóźnieniem, wahaniami i opóźnieniami. Ta funkcja jest niezbędna w zastosowaniach, w których nawet jedna milisekunda może zrobić znaczącą różnicę, np. w sprzęcie medycznym lub automatyce przemysłowej. Co więcej, TSN pomaga zmniejszyć całkowity koszt systemu IoT, eliminując potrzebę stosowania specjalistycznych rozwiązań sprzętowych i programowych.
Wybierając protokół sieciowy dla aplikacji IoT, należy wziąć pod uwagę różne czynniki. Jeżeli jednak kluczowy jest natychmiastowy transfer danych, pierwszym wyborem powinien być TSN.
Rysunek 1: TSN w modelu warstwowym OSI
Najnowocześniejszy przełącznik Ethernet TSN firmy Fiberroad zapewniający płynną łączność IIoT
Fiberroad FR-TSN4412 To potężne urządzenie wykorzystuje technologię sieci wrażliwych na czas (TSN) i protokół IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTPv2), aby zapewnić nienaganną synchronizację czasu na wszystkich portach – zapewniając płynne i harmonijne działanie każdej operacji. FR-TSN4412 bez trudu obsługuje standardy TSN IEEE niezbędne dla kompletnego rozwiązania komunikacji w czasie rzeczywistym, które przekracza oczekiwania na każdym kroku. Od wykorzystania niesamowitego profilu IEEE 802.1AS-REV do niezrównanej synchronizacji czasu po wykorzystanie mocy ulepszeń IEEE 802.1Qbv dla ruchu zaplanowanego i wywłaszczania ramek IEEE 802.1Qbu w celu optymalizacji wydajności transmisji danych; ten przełącznik ma to wszystko!
Korzyści z używania TSN
• Dzięki synchronizacji danych na wielu urządzeniach TSN skutecznie minimalizuje opóźnienia, zapewniając dostarczanie ważnych informacji terminowo i bez żadnych opóźnień.
• Większa niezawodność: Protokoły TSN zostały zaprojektowane w celu zapewnienia niezawodnej, deterministycznej komunikacji. Jest to niezbędne w zastosowaniach, w których przestoje nie wchodzą w grę, takich jak automatyzacja fabryki lub przesyłanie strumieniowe wideo.
• Zwiększone bezpieczeństwo: TSN wykorzystuje szereg technik w celu poprawy bezpieczeństwa, w tym szyfrowanie, uwierzytelnianie i autoryzację. TSN wykorzystuje również unikalny mechanizm synchronizacji, aby zapewnić terminowe dostarczanie pakietów.
• Umożliwiając urządzeniom efektywne współdzielenie zasobów, TSN promuje zwiększoną wydajność, prowadząc do redukcji kosztów i optymalnego wykorzystania zasobów.