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时间敏感网络 (TSN)

统一网络基础设施推动数位转型

什么是时间敏感网络?

时间敏感网络 (TSN) 是一套确保标准以太网实现确定性通信的标准。根据电气电子工程师学会 (IEEE) 802.1 标准(包括 802.1AS、802.1Qbv 和 802.1CB)的定义,TSN 提供了一套明确规定传输延迟上限的网络流量管理机制。为此,所有 TSN 设备都必须保持时间同步,并采用通用时间框架,确保工业自动化和控制应用实现实时通信。

时间同步

根据 IEEE 802.1AS 标准,时间敏感网络顾名思义,旨在为统一基础设施内的所有 TSN 设备构建通用时间框架。时间同步是确定性网络通信的基础。

有限低延迟

TSN 网络组件采用 IEEE 802.1Qbv 时间感知整形器针对端到端传输规定的不可协商的时段分配,确保实现超低延迟的确定性数据传输。

超高可靠性

为全面建立并维护确定性网络环境,组件完全按照 IEEE 802.1CB 标准设计,以便最大限度保障网络的可靠性和安全性。

高效资源管理

TSN 提供丰富的资源管理和可视化工具,设备供应商可根据网络要求集成适合的工具。

TSN 推动数位转型

当前,制造业自动化和数据交换领域正在经历“工业 4.0”浪潮,也被称为“工业互联网” (IIoT),数位转型是其中的关键。制造商需要从工厂车间的传感器和设备中实时收集并处理数据,从而作出明智决策,但这一过程可能面临诸多挑战。当前的分散网络如何向统一网络进化?TSN 是完成过渡的重要一环,可为标准以太网赋予标准化的高性能确定性网络功能,促使各类工业以太网协议在统一网络中无缝融合。

因此,工业自动化生态系统的参与者可充分释放数位转型的潜能,提高工业运营的效率、适应性和智能化水平。

从复杂的多层自动化金字塔转变为便捷的自主金字塔,使用 TSN 提高工业自动化的互操作性、灵活性和效率。

TSN 应用

TSN 可赋能标准以太网,实现精度高、延迟低的确定性通信,大幅提升关键应用的性能和可靠性,在工业自动化、智能制造、汽车系统等领域推动了行业革新。了解 TSN 在不同行业的应用,及其如何推动行业创新、提高效率。

数控机床

数控机床

某头部工业机械制造商利用 TSN 技术统一并优化了数控机床的多项应用。该制造商依托 TSN 技术无缝集成远程 I/O 和机器视觉摄像头,确保数据精确传输,也减少了维护工作量。此次升级不仅为优化关键机器控制建立了确定性通信,增强了系统可扩展性,还进一步提高了先进机械设备的效率和潜力。

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家电制造

家电制造

某家电制造商因数据量不断增加而面临挑战,现有基础设施难以实现其性能和精度目标。因此,该制造商将 TSN 技术集成至自动化生产线,对网络进行现代化升级,并通过部署 TSN 以太网交换机,建立了可靠的确定性实时网络通信。这一优化升级在提高运营效率、缩短生产时间的同时,最大限度减少了资源使用,助力企业实现增利和可持续发展目标。

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水电站

水电站

某水电站计划通过整合多个控制网络来升级系统、提高效率。升级前,各系统使用不同的协议,导致维护工作成本高、难度大。该发电站利用 TSN 技术统一网络,实现高速数据传输和精准控制,并提高了安全水平。此外,集成 TSN 技术不仅实现了实时通信,提高了效率,还支持快速调整发电量,从而降低成本、提高适应性。

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现代化大规模定制

现代化大规模定制

某产品制造商计划统一生产线、装配线和物流系统,以缩短生产周期并降低成本。为此,该制造商利用 TSN 技术优先处理关键网络流量,实现高速联网、精确运动控制和低延迟通信,从而推动自适应生产和大规模定制,并显著提高运营效率。这不仅成功满足了各类市场需求,也增强了工业 4.0 和 IIoT 能力。

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TSN 常见问题解答

随着各行各业不断提升运营活动的互联性和智能化水平,TSN 的作用日益关键。以下将解答关于 TSN 的常见问题,深入分析 TSN 如何改变工业网络格局。无论您是第一次接触 TSN,还是希望加深对这项技术的理解,都能从中获得实用洞见。

TSN 旨在为标准以太网赋予确定性、低延迟、低抖动的数据传输能力。不同于以太网“尽力而为、先到先得”的本质,TSN 技术采用了多项 IEEE 802.1 标准,例如 802.1Qbv 时间感知整形器、802.1AS 时间同步等,能确保数据按精确时序传输。正因如此,TSN 在工业自动化等对精确时序要求极高的领域发挥着重要作用。

  • 性能:TSN 支持高速联网、海量数据传输、高精度运动控制和低延迟传输,可助力提升网络性能。
  • 灵活:TSN 以标准以太网为基础,支持各种网络设备,同时还能为以太网添加更多高级应用。
  • 可靠:TSN 可对网络流量进行优先级排序,从而实现实时通信,确保时间敏感数据始终在正确时间传输至正确位置。
  • 安全:TSN 能对时间敏感数据进行排程,避免未授权数据涌入,从而增强网络安全。

构建统一的 IT 和 OT 系统融合网络对简化生产流程、提高运营效率至关重要。然而,鉴于这两种系统的差异性和独立性,将两者集成至单一网络并非易事。统一网络具有以下独特优势:

  • 标准化通信:使用统一的行业通信标准能简化交互,确保各系统相互兼容,支持 AI 等先进应用。
  • 访问便捷:对于使用单一语言的统一网络,工作人员无需了解不同供应商的专有协议,网络运维工作更轻松。
  • 性价比高:TSN 可简化设备和协议要求,精简网络基础设施,从而降低运维成本。

TSN 技术最新研发成果

了解最新的 TSN 技术资讯和动态。探索更多关键见解、突破性成果和资源,洞悉 TSN 推进工业联网、塑造通信基础设施未来的奥秘。

Moxa 如何助力构建 TSN 网络

Moxa TSN 交换机专为满足现代工业网络的严格要求而设计,具备多种先进功能,可保障高度可靠的低延迟确定性通信,是助力各类应用实现实时数据交换的核心设备。无论是升级既有网络,还是构建全新网络,我们的 TSN 交换机都能展现卓越的性能和灵活性。

Moxa 与合作伙伴携手推动 TSN 发展

Moxa 很荣幸参与 Avnu 联盟的开创性组件认证项目,这是全球首个对标 IEEE SA 802.1 标准的时间敏感网络 (TSN) 能力认证机制。Moxa 积极参与测试相关工作,不仅帮助联盟依照相关标准制定测试规范,还完成了以太网交换机等设备的测试,确保认证项目有效可行。

Moxa 是 OPC 基金会现场层通信倡议 (FLC) 指导委员会的首批成员之一。该机构致力于推进现场层 OPC UA 和 TSN 集成,负责监督 OPC UA TSN 生态系统建设,确保从传感器到云端实现无缝连接,构建统一的自动化网络。

参与联合测试床,确保技术兼容

Moxa 始终致力于创新工业互联技术和解决方案。我们正与其他行业领军企业合作,严格测试 TSN 互操作性,确保新技术和方案的稳定与可靠。

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