20.06.2024 15:28

Time-Sensitive Networking (TSN), или чувствительные ко времени сети, это набор стандартов IEEE, разработанных для обеспечения детерминированной передачи данных в сетях Ethernet. И эти стандарты поддерживаются на промышленных коммутаторах Telcon,  в том числе TC-SMI-4GX-12GE

Проще говоря, TSN делает сети Ethernet более предсказуемыми, гарантируя, что данные будут доставлены с минимальной задержкой и в заданное время. Это достигается за счет синхронизации всех устройств в сети и использования различных механизмов планирования и управления трафиком.

Вот некоторые ключевые особенности TSN:

• Детерминированная задержка: TSN гарантирует, что данные будут доставлены в течение определенного предсказуемого интервала времени, независимо от нагрузки сети.
• Низкая задержка: TSN минимизирует общее время, необходимое для передачи данных от одного устройства к другому.
• Высокая надежность: TSN обеспечивает надежную доставку данных, даже в случае перегрузок или сбоев сети.
• Совместимость с Ethernet: TSN основана на стандартах Ethernet, что делает ее совместимой с существующими сетями Ethernet.

TSN предназначена для использования в приложениях, где критична временная чувствительность данных, таких как:

• Промышленная автоматизация: TSN может использоваться для управления роботами, конвейерными линиями и другим оборудованием в режиме реального времени.
• Автономные транспортные средства: TSN может обеспечить синхронизацию датчиков, камер и других систем, необходимую для автономного вождения.
• Медицинские системы: TSN может использоваться для передачи данных с медицинских устройств, таких как МРТ и КТ, с минимальной задержкой.
• Сетевые видеосистемы: TSN может использоваться для создания высокопроизводительных систем видеонаблюдения с минимальной задержкой.
• Системы управления зданиями: TSN может применяться для управления освещением, отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха в зданиях.

TSN все еще находится в стадии разработки, но она имеет большой потенциал для трансформации многих отраслей.

Вот несколько примеров устройств, которые уже используют TSN:

• Промышленные контроллеры
• Сетевые коммутаторы
• Датчики и исполнительные механизмы
• Автономные транспортные средства
• Медицинское оборудование
• Камеры видеонаблюдения

Основные принципы работы TSN:

1. Синхронизация времени:

• Все устройства в сети TSN должны быть синхронизированы с точностью до микросекунд.
• Это достигается с помощью протокола точного времени (PTP, Precision Time Protocol), который обеспечивает единую временную базу для всей сети.
• Также на данный момент разрабатывается стандарт IEEE 802.1AS , который будет отвечать за синхронизацию точного времени для чувствительных ко времени задач и приложений в TSN сети.

2. Планирование трафика:

• TSN использует различные методы планирования трафика для обеспечения детерминированной доставки данных.
• Это означает, что для каждого потока данных заранее определяется временной интервал, в течение которого он будет передаваться.
• Механизмы планирования TSN гарантируют, что критичные данные будут иметь приоритет над менее важными, и что все данные будут доставлены в заданное время.
• Планировщик трафика TSN объединяет в себе ряд механизмов, описанных в протоколах 802.1Qch (циклическая организация очередей фреймов и их пересылка), 802.1Qbu (механизм вытеснения фреймов), 802.1br (дробление фреймов и их пересылка).

3. Управление потоком данных:

• TSN использует различные механизмы управления потоком данных для предотвращения перегрузки сети.
• Эти механизмы гарантируют, что устройства не будут передавать данные быстрее, чем сеть может их обработать.

4. Резервирование:

• TSN обеспечивает резервирование каналов связи и устройств для повышения надежности сети.
• Это означает, что если один канал связи или устройство выйдет из строя, данные будут автоматически перенаправлены по резервному каналу или устройству.
• За резервирование и конфигурацию канала передачи данных отвечают стандарты 802.1Qci (фильтрация и контроль потока), 802.1Qca (контроль пути передачи трафика и резервирование) и  802.1CB (копирование и удаление фреймов)

5. Совместимость с Ethernet:

• TSN основана на стандартах Ethernet, что делает ее совместимой с существующими сетями Ethernet.
• Это означает, что устройства TSN могут работать в тех же сетях, что и традиционные устройства Ethernet.

Благодаря этим принципам TSN обеспечивает детерминированную передачу данных с минимальной задержкой, что делает ее идеальной для приложений, где критична временная чувствительность данных.

Технология TSN (Time-Sensitive Networking) находит применение в широком спектре устройств, охватывающих различные отрасли. Вот несколько примеров:

Промышленная автоматизация:

• Системы управления движением (Motion Control Systems): TSN обеспечивает точную синхронизацию и детерминированную передачу данных, что необходимо для слаженной работы роботов, конвейерных линий и другого оборудования.
• Системы распределенного ввода-вывода (Distributed I/O Systems): TSN позволяет датчикам и исполнительным механизмам обмениваться данными с контроллерами с минимальной задержкой, что критично для обеспечения безопасности и производительности в промышленных приложениях.
• Защитные системы: TSN используется для создания высоконадежных защитных систем, где требуется быстрое реагирование на аварийные ситуации.

Транспорт:

• Автономные транспортные средства: TSN обеспечивает синхронизацию датчиков, камер и других систем, необходимую для автономного вождения.
• Железнодорожный транспорт: TSN может использоваться для управления железнодорожной сигнализацией и обеспечения безопасного и эффективного движения поездов.
• Авиатранспорт: TSN может применяться в авиоэлектронике для обеспечения надежной связи между различными системами самолета.

Электроэнергетика:

• Умные сети: TSN может использоваться для создания интеллектуальных электросетей, которые могут динамически адаптироваться к изменениям в потреблении энергии.
• Возобновляемые источники энергии: TSN может применяться для управления распределенными источниками энергии, такими как солнечные и ветровые электростанции.
• Микросети: TSN может использоваться для обеспечения автономной работы микросетей, которые могут отделяться от основной электросети.

Медицина:

• Хирургические роботы: TSN обеспечивает точную синхронизацию движений хирургических роботов, что необходимо для проведения сложных операций.
• Диагностическое оборудование: TSN может использоваться для передачи данных с медицинских устройств, таких как МРТ и КТ, с минимальной задержкой.
• Телемедицина: TSN может применяться для обеспечения видеосвязи высокого качества между врачами и пациентами.

Другие области:

• Сетевые видеосистемы: TSN может использоваться для создания высокопроизводительных систем видеонаблюдения с минимальной задержкой.
• Системы управления зданиями: TSN может применяться для управления освещением, отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха в зданиях.
• Виртуальная и дополненная реальность: TSN может использоваться для обеспечения синхронизации данных между устройствами виртуальной и дополненной реальности.

Помимо этих примеров, технология TSN постоянно развивается и находит применение в новых областях.

Стоит отметить, что TSN находится на стадии разработки, и не все устройства уже ее поддерживают. Однако, она имеет большой потенциал для трансформации многих отраслей благодаря своей способности обеспечивать детерминированную передачу данных с минимальной задержкой.