Mạng nhạy cảm với thời gian (TSN) là gì?
TSN (Mạng nhạy cảm với thời gian) là một nhóm các tiêu chuẩn IEEE 802.1. Chúng giúp làm cho các mạng Ethernet thông thường chạy đáng tin cậy hơn. TSN là một cách để đảm bảo mạng hoạt động nhanh và tin nhắn đến đúng giờ. Nó đảm bảo độ trễ và jitter thấp, đồng thời đặt giới hạn về thời gian truyền tin. Những đặc điểm này quan trọng đối với các mục đích sử dụng khác nhau, bao gồm tự động hóa công nghiệp, ô tô và hệ thống điện tử hàng không cần kiểm soát ngay lập tức các thiết bị vật lý.
TSN sử dụng cơ chế đồng bộ hóa thời gian như Giao thức thời gian chính xác (PTP) để đảm bảo rằng tất cả các nút trong mạng có chế độ xem chung về thời gian. TSN cho phép chúng tôi lên lịch trước cho các gói để chúng đến đúng giờ. Nó cũng kiểm soát lưu lượng và tắc nghẽn giao thông, ưu tiên lưu lượng thời gian thực hơn lưu lượng tiêu chuẩn. TSN cũng có thể xử lý các gói bị mất hoặc bị hỏng.
Giao thức thời gian chính xác (IEEE 1588) so sánh với TSN như thế nào?
Giao thức thời gian chính xác (PTP) là một giao thức được sử dụng để đồng bộ hóa đồng hồ trên toàn mạng. Trong một mạng, Giao thức thời gian chính xác (PTP) được sử dụng để đồng bộ hóa đồng hồ. Khi được sử dụng với phần cứng chuyên dụng, PTP có thể đạt được độ chính xác dưới micro giây bằng cách cung cấp thông tin thời gian cho đồng hồ phụ. PTP có mối quan hệ chủ-tớ trong đó đồng hồ chủ cung cấp thông tin thời gian cho đồng hồ phụ.
TSN là một tập hợp các nguyên tắc hỗ trợ giao tiếp nhanh chóng và đáng tin cậy qua Ethernet. Trong số các tính năng chính của nó là đồng bộ hóa thời gian, chất lượng dịch vụ và định hình lưu lượng. TSN tìm thấy ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khác nhau như điều khiển công nghiệp, công nghiệp ô tô và hệ thống điện tử hàng không.IEEE 1588 là một tiêu chuẩn xác định cách thực hiện PTP. TSN là một tiêu chuẩn mới nổi được xây dựng trên IEEE 1588 để cung cấp chức năng bổ sung cho mạng nhạy cảm với thời gian.
| Tiêu chuẩn TSN | ||
|---|---|---|
| Tiêu chuẩn | Định nghĩa | tiêu đề của tiêu chuẩn |
| IEEE 802.1ASrev, IEEE 1588 | Thời gian và đồng bộ hóa | Cải tiến và cải tiến hiệu suất |
| IEEE 802.1Qbu và IEEE 802.3br | Chuyển tiếp và xếp hàng | ưu tiên khung hình |
| IEEE 802.1Qbv | Chuyển tiếp và xếp hàng | Cải tiến cho lưu lượng truy cập theo lịch trình |
| IEEE 802.1Qca | Kiểm soát đường dẫn và đặt trước | Kiểm soát đường dẫn và đặt trước |
| IEEE 802.1Qcc | Phương pháp cấu hình trung tâm | Cải tiến và cải tiến hiệu suất |
| IEEE 802.1Qci | Chính sách xâm nhập dựa trên thời gian | Lọc và kiểm soát từng luồng |
| IEEE802.1CB | dự phòng liền mạch | Sao chép và loại bỏ khung để đảm bảo độ tin cậy |
Bảng 1 : Tiêu chuẩn TSN
LƯU Ý: Không phải tất cả các tiêu chuẩn hiển thị trong bảng trên đều phải hỗ trợ TSN. Các sản phẩm dòng TSN của Fiberroad hỗ trợ IEEE 1588(PTPv2), IEEE 802.1AS, IEEE 802.Qbv, IEEE 802.1Qcc, IEEE 802.1Qav.
TSN có thể làm gì cho Internet vạn vật (IoT)
Sản phẩm Internet of Things (IoT) là một mạng lưới các thiết bị được kết nối với Internet đang phát triển. Những thiết bị này có thể bao gồm mọi thứ, từ máy điều nhiệt và ô tô đến thiết bị sản xuất và máy móc bệnh viện. Khi IoT phát triển, nhu cầu về một cách đáng tin cậy và hiệu quả để gửi dữ liệu giữa các thiết bị cũng tăng theo. Đây là lúc Mạng nhạy cảm với thời gian (TSN) xuất hiện.
TSN đề cập đến một tập hợp các tiêu chuẩn thiết lập các hướng dẫn để truyền dữ liệu nhạy cảm với thời gian qua mạng. Mục tiêu chính của nó là đảm bảo rằng dữ liệu được truyền với độ trễ, jitter và độ trễ ít nhất có thể. Tính năng này rất quan trọng trong các ứng dụng mà ngay cả một phần nghìn giây cũng có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể, chẳng hạn như trong thiết bị y tế hoặc tự động hóa công nghiệp. Hơn nữa, TSN giúp giảm chi phí tổng thể của hệ thống IoT bằng cách loại bỏ nhu cầu về các giải pháp phần cứng và phần mềm chuyên dụng.
Khi chọn giao thức mạng cho ứng dụng IoT, người ta nên xem xét nhiều yếu tố khác nhau. Tuy nhiên, nếu truyền dữ liệu tức thời là rất quan trọng, thì TSN nên là lựa chọn chính.
Hình 1: TSN trong Mô hình Lớp OSI
Bộ chuyển mạch Ethernet TSN tiên tiến của Fiberroad để kết nối IIoT liền mạch
Fiberroad FR-TSN4412 Bộ nguồn này sử dụng công nghệ Mạng nhạy cảm với thời gian (TSN) và Giao thức thời gian chính xác IEEE 1588 (PTPv2) để đồng bộ hóa thời gian hoàn hảo trên tất cả các cổng - đảm bảo mọi hoạt động diễn ra hài hòa liền mạch. FR-TSN4412 dễ dàng hỗ trợ các tiêu chuẩn TSN IEEE cần thiết cho một giải pháp truyền thông thời gian thực hoàn chỉnh vượt xa sự mong đợi ở mọi thời điểm. Từ việc sử dụng cấu hình IEEE 802.1AS-REV đáng kinh ngạc để đồng bộ hóa thời gian chưa từng có đến khai thác sức mạnh của các cải tiến của IEEE 802.1Qbv cho Lưu lượng theo lịch trình và Ưu tiên khung IEEE 802.1Qbu để tối ưu hóa hiệu quả truyền dữ liệu; công tắc này đã giải quyết được tất cả!
Lợi ích của việc sử dụng TSN
• Với tính năng đồng bộ hóa dữ liệu trên nhiều thiết bị, TSN giảm thiểu độ trễ một cách hiệu quả, đảm bảo thông tin quan trọng được truyền tải kịp thời, không có bất kỳ độ trễ nào..
• Độ tin cậy được cải thiện: Các giao thức TSN được thiết kế để cung cấp khả năng liên lạc xác định, đáng tin cậy. Điều này cần thiết cho các ứng dụng mà thời gian chết không phải là một tùy chọn, chẳng hạn như tự động hóa nhà máy hoặc truyền phát video.
• Bảo mật nâng cao: TSN sử dụng một số kỹ thuật để cải thiện bảo mật, bao gồm mã hóa, xác thực và ủy quyền. TSN cũng sử dụng một cơ chế thời gian duy nhất để đảm bảo rằng các gói được gửi một cách kịp thời.
• Bằng cách cho phép các thiết bị chia sẻ tài nguyên một cách hiệu quả, TSN thúc đẩy tăng hiệu quả, dẫn đến giảm chi phí và sử dụng tài nguyên tối ưu.