TSN(Time SensitiveNetwork)-時間敏感型網(wǎng)絡(luò)是一個最新的但卻并非陌生的技術(shù)，對于那些旨在推動工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）和工業(yè)4.0的廠商而言，他們在推動什么是一個值得探討的話題，因為，在事實上推動IIoT和工業(yè)4.0的過程中，我們會遇到很多挑戰(zhàn)，如果我們不了解OPCUA+TSN的話，某種意義上，我們只是在號稱推動工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或者工業(yè)4.0。
一、TSN的淵源
TSN并非像很多人所感受的—這是一個全新的名詞，事實上，TSN已經(jīng)運行了有一些時間了，當(dāng)然，它是一項從視頻音頻數(shù)據(jù)領(lǐng)域延伸到汽車領(lǐng)域，并進一步推廣至工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)。
Bridging最初由IEEE802.1D來定義，當(dāng)LAN加入這一規(guī)范后成為了IEEE802.1Q，然而，這并不能滿足確定性與魯棒性的工業(yè)如工廠自動化的需求，因此，不同的組織就開發(fā)了自己的非標(biāo)準(zhǔn)的確定性的以太網(wǎng)衍生系統(tǒng)，2006年，IEEE開始組建了AVB(AduioVideoBridging)任務(wù)組，2012年，AVB的成員擴展其應(yīng)用到確定性以太網(wǎng)需求的網(wǎng)絡(luò)，這就是IEEE802.1現(xiàn)在稱為TSN。
1.1.多態(tài)數(shù)據(jù)傳輸需求
隨著IT技術(shù)的不斷進步，信息技術(shù)的構(gòu)成正在不斷拓展，IT技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的深度融合，使現(xiàn)代工業(yè)體系面對的技術(shù)體系，從原來的信息處理、傳輸?shù)绒D(zhuǎn)向更廣泛的領(lǐng)域。IT技術(shù)的應(yīng)用主要圍繞著事物，提升其效率、質(zhì)量并降低成本，隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、工業(yè)4.0的出現(xiàn)，事物發(fā)生了很多變化。新的階段所用的技術(shù)、業(yè)務(wù)對象，以及如何使得技術(shù)和業(yè)務(wù)之間能夠有效地切合的模式，都在發(fā)生變化，這是CIO身邊發(fā)生的變革趨勢。產(chǎn)業(yè)與ICT技術(shù)結(jié)合的重要性，早已被世界各國政府和企業(yè)界充分、深刻地認識到，其本質(zhì)都是信息通訊技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的深度融合，實現(xiàn)以網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)智能升級。
數(shù)據(jù)是各行各業(yè)普遍廣泛關(guān)注的資源與技術(shù)，說到當(dāng)代數(shù)據(jù)，就不得不提“4V”特征，即數(shù)據(jù)量巨大(Volume)、多樣化(Variety)、快速化(Velocity)和價值化(Value)。在產(chǎn)品設(shè)計、制造、銷售、維護等全生命周期中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)資源，涉及文本、圖像、視頻等各種結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，具有明顯的多態(tài)性的大數(shù)據(jù)特質(zhì)，對于制造業(yè)發(fā)展具有非常重要的實際應(yīng)用價值。如何應(yīng)用大數(shù)據(jù)深層次地解決復(fù)雜動態(tài)性的系統(tǒng)的分析和可視化、預(yù)測和決策，必須解決三個難題：一是如何從價值密度低的大數(shù)據(jù)中挖掘相關(guān)關(guān)系，通過相關(guān)關(guān)系挖掘因果關(guān)系;二是如何處理數(shù)據(jù)、文本、圖像等非結(jié)構(gòu)化信息，或者研究非結(jié)構(gòu)化信息單一處理，變成一個智慧系統(tǒng);三是如何利用相關(guān)關(guān)系建立復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的模型。
多態(tài)數(shù)據(jù)流驅(qū)動下的行業(yè)業(yè)態(tài)新模式
隨著信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和先進制造等技術(shù)的發(fā)展與融合，世界正在孕育一場新的工業(yè)革命，雖有不同理解，僅劃分階段不同，但萬變不離其宗,數(shù)字化、智能化的趨勢是一致的?，F(xiàn)代制造業(yè)、科研系統(tǒng)、航空航天、軍工測控通信、城市生活等眾多領(lǐng)域的數(shù)據(jù)匯集在一起呈現(xiàn)出 “4V”的特征，即數(shù)據(jù)量巨大(Volume)、多樣化(Variety)、快速化(Velocity)和價值化(Value)這對制造企業(yè)和數(shù)據(jù)集成商提出了新的數(shù)據(jù)通信需求。如何實現(xiàn)多態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一系統(tǒng)數(shù)字化傳輸已成為新時期傳統(tǒng)流程轉(zhuǎn)型升級必須要解決的關(guān)鍵問題。
1.2.IIoT與智能制造對于網(wǎng)絡(luò)的需求
在智能制造時代，我們說IT與OT融合來實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)透明下的協(xié)同制造，但是，對于智能制造而言所遇到的問題卻使得IT與OT的融合產(chǎn)生了諸多的障礙，
（1）.總線的復(fù)雜性
總線的復(fù)雜性不僅給OT端帶來了障礙，且給IT信息采集與指令下行帶來了障礙，因為每種總線有著不同的物理接口、傳輸機制、對象字典，而即使是采用了以太網(wǎng)來標(biāo)準(zhǔn)各個總線，但是，仍然會在互操作層出現(xiàn)問題，這使得對于IT應(yīng)用，如大數(shù)據(jù)分析、訂單排產(chǎn)、能源優(yōu)化等應(yīng)用遇到了障礙，無法實現(xiàn)基本的應(yīng)用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，這需要每個廠商根據(jù)底層設(shè)備不同寫各種接口、應(yīng)用層配置工具，帶來了極大的復(fù)雜性，而這種復(fù)雜性使得耗費巨大的人力資源，這對于依靠規(guī)模效應(yīng)來運營的IT而言就缺乏經(jīng)濟性，因此，長期以來，雖然大家關(guān)注，卻很少有公司能夠在這一領(lǐng)域獲得較大的成長。
（2）.周期性與非周期性數(shù)據(jù)的傳輸
IT與OT數(shù)據(jù)的不同也使得網(wǎng)絡(luò)需求差異，這使得往往采用不同的機制，對于OT而言，其控制任務(wù)是周期性的，因此采用的是周期性網(wǎng)絡(luò)，多數(shù)采用輪詢機制，由主站對從站分配時間片的模式，而IT網(wǎng)絡(luò)則是廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)，采用CSMA/CD，即沖突監(jiān)測，防止碰撞的機制，而且標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀是為了大容量數(shù)據(jù)傳輸如Word文件、JPEG圖片、視頻/音頻等數(shù)據(jù)。
（3）.實時性的差異
由于實時性的需求不同，也使得IT與OT網(wǎng)絡(luò)有差異，對于微秒級的運動控制任務(wù)而言，要求網(wǎng)絡(luò)必須要非常低的延時與抖動，而對于IT網(wǎng)絡(luò)則往往對實時性沒有特別的要求，但對數(shù)據(jù)負載有著要求。
由于IT與OT網(wǎng)絡(luò)的需求差異性，以及總線復(fù)雜性，使得過去IT與OT的融合一直處于困境。
這是TSN網(wǎng)絡(luò)因何在制造業(yè)得以應(yīng)用的原因，因為TSN解決了上述幾個障礙：
（1）.單一網(wǎng)絡(luò)來解決復(fù)雜性問題，與OPC UA融合來實現(xiàn)整體的IT與OT融合。
（2）.周期性數(shù)據(jù)與非周期性數(shù)據(jù)在同一網(wǎng)絡(luò)中得到傳輸；
（3）.平衡實時性與數(shù)據(jù)容量大負載傳輸需求
二、DEP-EUVFDCS工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)
德潽以太網(wǎng)統(tǒng)一系統(tǒng)多態(tài)數(shù)字基帶通信系統(tǒng)（簡稱DEP-EUVFDCS）是在一套系統(tǒng)內(nèi)深度融合傳感器感知、計算、通訊和測控技術(shù)的安全物理設(shè)備數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)；為用戶提供適用于有嚴苛測控等級要求的基于IP組網(wǎng)模式的網(wǎng)絡(luò)寬帶化、一體化和通用化的數(shù)據(jù)、圖像、話音、波形等測控數(shù)據(jù)實時雙工通訊系統(tǒng)。
DEP-EUVFDCS集成了常規(guī)傳感器網(wǎng)絡(luò)實時雙工數(shù)據(jù)測控，完成多類型傳感器（常規(guī)數(shù)據(jù)、音視頻、連續(xù)波形振動等）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與共架網(wǎng)絡(luò)傳輸。支持廣泛范圍的工業(yè)總線數(shù)據(jù)實時雙工網(wǎng)絡(luò)通訊（開放標(biāo)準(zhǔn)OPC-UA TSN）；高速窄帶圖像數(shù)據(jù)上行載調(diào)與下行解調(diào)通訊傳輸；語音、振動及連續(xù)波形信號上行調(diào)制與下行解調(diào)；數(shù)字信號的接受與解調(diào)；瞬態(tài)響應(yīng)捕集、數(shù)據(jù)處理及網(wǎng)絡(luò)傳輸、多態(tài)大數(shù)據(jù)應(yīng)用中心。DEP-EUVFDCS方便用戶實現(xiàn)與不同制造商的控制設(shè)備或其他自動化設(shè)備間實時多態(tài)數(shù)據(jù)通訊及過程控制級、企業(yè)MES、ERP信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)鏈保證惡劣環(huán)境和系統(tǒng)控制臨界點的可靠性和實時性，用以實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化、分布式、多態(tài)數(shù)據(jù)共架傳輸與集成，實現(xiàn)端到端的工程集成。DEP-EUVFDCS2.0版本為流程制造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通用化ICT組件，DEP-EUVFDCS1.0深度改進版和2.0簡配版用于無精準(zhǔn)時序測控需求和對實時性要求不高的離散制造行業(yè)。DEP-EUVFDCS廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、平安城市、能源電力、航空航天、礦業(yè)采掘、石油化工、工業(yè)智能制造等相關(guān)領(lǐng)域及行業(yè)。
按專業(yè)領(lǐng)域區(qū)分:過程控制領(lǐng)域、制造執(zhí)行領(lǐng)域、測量測試與監(jiān)控領(lǐng)域、企業(yè)信息化系統(tǒng)。
按行業(yè)區(qū)分:能源電力、石油、化工、航空航天、冶金、采掘、軌道交通、燃機動力、智慧城市、其他新興物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。
DEP以太網(wǎng)統(tǒng)一系統(tǒng)多態(tài)數(shù)字基帶通信系統(tǒng)工程應(yīng)用架構(gòu)
DEP-EUVFDCS與DEP-IBDP（德潽多態(tài)大數(shù)據(jù)中心）聯(lián)合應(yīng)用部署
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