今天的網絡很復雜,不易互操作。
每年在拉斯維加斯舉行的消費電子展(CES)通常都是新技術和即將推出的技術的展示。最初的光盤,高清電視和第一個Xbox游戲機都在這個活動的不同版本中亮相。近年來,CES一直受到與可穿戴技術,聯網汽車,尤其是新興物聯網(IoT)相關的產品和概念的支配。
雖然物聯網被廣泛視為消費者現象 - 包括無處不在的無線連接以及支持IP的家用電器,以及其他事物 - 其發展很多都是由行業不斷變化的需求驅動的。制造業,專業音頻,視頻和運輸/汽車等行業仍在推動有助于釋放工業物聯網潛力的標準,這有望將現場設備,企業IT應用和云基礎設施緊密結合在一起。
這些行業的共同努力已經產生了解決方案和規范,例如藍牙?網狀網絡,IEEE 802.11ah HaLow Wi-Fi和802.1音頻視頻橋接。前兩個最有可能找到他們進入CES上展示的許多面向消費者的設備的方式,但第三個,現在由時間敏感網絡(TSN)通過對802.1和802.3的各種更新成功,可能會產生更大的影響通過其在自動化和控制系統中的作用。
時間敏感網絡將在工業物聯網中取代什么?
值得更多關注的TSN的一個方面是 - 在網絡設計,協議,模型等方面 - 它旨在取代。
多層和普渡企業參考架構
2016年初的報告來自最近由 engineering.com 強調的NI公布了TSN的支持者試圖改變的IIoT現狀。 1 更具體地說,當前的工業網絡架構具有多層,每層其中針對特定任務集進行了優化,并受其自身特定的約束延遲,帶寬和服務質量水平。此設置可確保正確處理網絡中的混合流量,但它不是系統之間互操作性的理想選擇 - 這是IIoT的關鍵要求。
今天的工業網絡充滿了復雜性和不互操作性。
美國國家儀器公司的Todd Walter也是AVnu聯盟的工業部門主席,他進一步解釋說許多工廠繼續遵循Purdue企業參考建筑,20世紀90年代的多層網絡模型。 2 PERA旨在涵蓋企業控制旗下的所有內容,從物理過程到物流系統。
教科書的例子將是一個架構,其中0級是來自傳感器的I / O,安全儀表系統位于1級,PLC / RTU IP通信位于1.5級。 3 更高的是企業資源規劃(4級)和文件服務器(級別5)。在現實世界中,面向PERA的架構依賴于各種集合協議,包括傳統現場總線,以及以太網解決方案來處理這些單獨的層。
PERA中的現場總線和以太網
例如,復雜且要求極高的運動控制應用通常仍然分為自動化孤島,即包括現場總線和以太網解決方案在內的多個網絡。支持此類應用的機器組需要具有停止精度,位置保持能力以及承受惡劣環境的能力,并且可能利用一系列技術來滿足這些要求。專有網絡可用于分配運動,與PROFIBUS ?和ControlNet ?一起工作,與變頻器和以太網通信,為用戶提供信息。這樣的設置意味著可以隨時使用許多不同的支持工具和培訓程序。
回到Walter關于PERA的觀點,即這種技術組合 - 即現場總線,以太網和各自的硬件和支持它們的軟件生態系統是可行的,但與企業期望從IIoT期望的互操作性和經濟性不一致。利用IIoT機會可能至少需要標準的網絡基礎設施,額外的帶寬以及遠程安全地訪問邊緣設備的能力。 TSN完全有能力提供所有這些功能。
“AVB最初設計用于同步關鍵專業AV流?!?/p>
它是AVB的擴展,最初設計用于同步關鍵專業AV流。當汽車行業決定將AVB引入某些汽車時,該項目的范圍不斷擴大,而且隨著AVB本身落后于專有競爭對手Dante,TSN成為了創建可互操作的確定性網絡的廣泛努力的明智演變。諸如融合QoS,帶寬預留和IEEE 1588精確時間協議的使用等功能是TSN的亮點,但它也與標準以太網基礎設施兼容。
“通過使用標準以太網組件, TSN可以與現有的棕地應用程序和標準IT流量無縫集成,以提高易用性,“Walter在設計世界。 2 的文章中解釋說”此外,TSN繼承了許多現有以太網的功能,例如HTTP接口和Web服務,可實現物聯網系統中常見的遠程診斷,可視化和修復功能。“
向前移動時間敏感網絡
2016年CES和Integrated Systems Europe(AVnu聯盟展示)等活動的行業活動水平表明,物聯網和IIoT正成為全球組織關注的焦點。 4 在原AVB上工作十多年前就開始了當TSN真正成為焦點時,TSN將迎來最新的飛躍。
TSN將支持IIoT應用的寬帶,IT安全規定和低延遲要求。最重要的是,即使在處理許多不同類型數據的以太網網絡上,它也有助于確保實時流量的性能。它將能夠在各種具有挑戰性的工業環境中找到家,包括自動駕駛汽車,交通控制網絡,風電場,發電廠和控制系統。然而,它剛剛起步,它將面臨取代已經存在數年甚至數十年的當前網絡架構的關鍵障礙。
最終TSN標準的第一部分以及供應商的參考資料從那里開始,TSN認證的產品和服務最終應該開始進入自動化系統,為IIoT重建網絡架構。
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