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TSN是time-sensitive netwoking的縮寫(xiě)，即是時(shí)間敏感性網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱(chēng)。TSN是在傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的一種具有向前的兼容性、良好的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性、對(duì)于傳輸最小時(shí)限有確定性、對(duì)于傳輸標(biāo)準(zhǔn)的溝通具有普遍性、對(duì)于信息傳輸具有可靠性的系列標(biāo)準(zhǔn)。TSN是MAC層的數(shù)據(jù)采集與傳輸標(biāo)準(zhǔn)，它與OPC UA協(xié)議架構(gòu)的語(yǔ)言解析上的規(guī)范效用一起，構(gòu)成了工業(yè)實(shí)時(shí)互聯(lián)的技術(shù)支撐。

TSN最開(kāi)始是由IEEE802.1工作組統(tǒng)籌制定，2012年由已有的音視頻橋工作小組更名。致力于解決數(shù)據(jù)重疊帶來(lái)的信息傳輸延時(shí)問(wèn)題和可靠普遍的物聯(lián)設(shè)備互操作問(wèn)題。TSN有著帶寬、安全性和互操作性等方面的優(yōu)勢(shì)，能夠很好滿(mǎn)足未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的要求。其主要的工作原理是優(yōu)先適用(IEEE P802.3br)機(jī)制，在傳輸中讓關(guān)鍵數(shù)據(jù)包優(yōu)先處理。

這意味著關(guān)鍵數(shù)據(jù)不必等待所有的非關(guān)鍵數(shù)據(jù)完成傳送后才開(kāi)始，從而確保更快速的傳輸路徑。其中802.1CB 為可靠性進(jìn)行訊框復(fù)制和消除，無(wú)論發(fā)生鏈路故障、電纜斷裂以及其他錯(cuò)誤，均能強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)可靠的通訊。此選項(xiàng)確保關(guān)鍵流量的復(fù)本在網(wǎng)絡(luò)中能以不相交集的路徑進(jìn)行傳送，只保留首先到達(dá)目的地的任何封包，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)縫冗余。加之，TSN為重要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)留了傳輸?shù)臅r(shí)間槽，而傳統(tǒng)以太網(wǎng)的傳輸數(shù)據(jù)重疊現(xiàn)象多發(fā)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)緩沖和隊(duì)列優(yōu)先級(jí)不明顯，導(dǎo)致在工業(yè)上以太網(wǎng)運(yùn)用的困境。TSN優(yōu)秀地解決了這些工業(yè)場(chǎng)景常見(jiàn)的問(wèn)題，為工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用廣度和深度做出了突出貢獻(xiàn)。

TSN最重要的是時(shí)間問(wèn)題的處理。關(guān)于此，IEEE802.1工作組側(cè)重解決了時(shí)鐘同步的問(wèn)題，確保連接在網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步，并達(dá)到微秒級(jí)的精度誤差。

設(shè)定優(yōu)化了時(shí)間感知調(diào)度程序，將數(shù)據(jù)流量劃分為不同的類(lèi)型，為優(yōu)先級(jí)較高的時(shí)間敏感型關(guān)鍵數(shù)據(jù)分配特定的時(shí)間槽，并且在規(guī)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都必須優(yōu)先確保重要數(shù)據(jù)幀的通過(guò)。

其次是調(diào)度和流量整形方面的工作。調(diào)度和流量整形允許在同一網(wǎng)絡(luò)上共存不同優(yōu)先級(jí)的不同流量類(lèi)別，每個(gè)類(lèi)別對(duì)可用帶寬和端到端延遲都有不同的要求。在工業(yè)自動(dòng)化和汽車(chē)汽車(chē)環(huán)境中，在閉環(huán)控制或安全應(yīng)用使用以太網(wǎng)的情況下，可靠和及時(shí)的交付是至關(guān)重要的。對(duì)于這里使用的以太網(wǎng)，需要增強(qiáng)IEEE 802.1Q的嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)調(diào)度。TSN在這方面的效用增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和確定性。

其三是TSN工作組在通信路徑的設(shè)置上，采取了多路徑的設(shè)置，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，和高容錯(cuò)率。對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸也有預(yù)留路徑，解決了數(shù)據(jù)傳輸擁堵的狀況。保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

TSN還加入網(wǎng)絡(luò)管理和配置的協(xié)議，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的動(dòng)態(tài)配置，以滿(mǎn)足設(shè)備節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)需求的各種變化。

相對(duì)于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)，TSN在IT和OT的融合上更進(jìn)了一步。要求IT和OT融合的背景下，不僅要保證大數(shù)據(jù)傳輸，而且要保證傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和確定性，現(xiàn)有的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議就顯得更力不從心。而TSN把數(shù)據(jù)采集、傳輸和信息整合的過(guò)程進(jìn)一步的優(yōu)化，提升了過(guò)程的速率。其次，TSN對(duì)于時(shí)間問(wèn)題的處理，確保了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的可靠性和時(shí)間精確度。大大提升了工業(yè)場(chǎng)景的以太網(wǎng)應(yīng)用率和生產(chǎn)規(guī)范性。

以太網(wǎng)采用載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖突檢測(cè)(CSMA/CD)的機(jī)制，兩個(gè)工作站發(fā)生沖突時(shí)，必須延遲一定時(shí)間后重發(fā)報(bào)文。發(fā)生堵塞時(shí)，有的報(bào)文可能長(zhǎng)時(shí)間發(fā)布出去，造成通信時(shí)間的不確定性。所以傳統(tǒng)以太網(wǎng)一般不能用于工業(yè)自動(dòng)化控制，但是可用于實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)所。其次是TSN對(duì)于實(shí)時(shí)性的保證，更好地滿(mǎn)足了例如自動(dòng)駕駛等對(duì)于時(shí)間精度更高的要求。

當(dāng)然，TSN僅僅是MAC層的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于整個(gè)以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)建構(gòu)是不夠的，它是解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題，而另外地，更好地語(yǔ)義解析問(wèn)題則要靠OPC UA的協(xié)議優(yōu)化。