CC-Link|歪打正著 改變世界的TSN誕生
http://www.moduwu.com 2024-05-11 17:38 來源：CC-Link協會
2012年特斯拉向美國客戶交付了世界上首款豪華電動跑車Model S，它的控制系統采用的通信方式是一種比Model S早26年發明的總線系統——CAN總線，該系統用于連接車上各種ECU控制單元。那時Model S還在使用雷達技術，而Musk也還不是那么癡迷于攝像頭和視覺方案。但是那時候一些搞影音視頻的專家們已經快被電纜搞瘋了，于是他們在IEEE成立了一個工作組，準備開發一種用來縮減音視頻連接電纜數量的技術。
其實汽車行業遇到的問題，音視頻行業早在十多年前就遇到了。在那個時代一毫秒的同步時間，已經讓很多工業界工程師非常開心了，但是在專業的音視頻領域為了保持多個揚聲器和視頻畫面的相位一致，同時防止音視頻數據包延時而造成的故障需要達到微秒級的同步精度，于是IEEE工作組發現了網絡通訊時低延時的重要性。他們把這個工作組的名字從AVB（Audio Video Bridging）改成了TSN，也就是時間敏感網絡，一個很高大上的名字。從此，TSN技術如其名字一樣跟時間敏感性干上了，功能也是越來約豐富，逐漸包含了三方面的內容：
1.時間同步
所有參與實時通信的設備都需要對時間有共同的理解。
2.調度和流量塑造
所有參與實時通信的設備在處理和轉發通信數據包時都遵守相同的規則。
3.選擇通信路徑的保持和容錯
所有參與實時通信的設備，其通信路徑的選擇帶寬和時隙的保留，都遵守著相同的規則,能利用多個同步路徑來實現容錯。
其實以太網很早就已經能解決通信速率的問題了，現在2.5G網口都快成為很多PC的標配了。但是以太網采用了載波監聽多路復用的技術，簡單來說是在網絡上可以同時有好多方說話，不過聽的人要根據說話的人的優先級來聽，這就造成了優先級高就會先被聽到，而優先級低的會后被聽到。這就是以太網通訊的非實時性，也就是時間延遲。對此，很多工業公司尤其是搞控制的公司深惡痛絕。在2003年左右紛紛魔改以太網技術來滿足實時性的要求，但是這些協議基本上都是打補丁，很多這些補丁都影響到了第1.2層，而且涉及到了特殊的硬件從而導致了硬件的互相不兼容。而TSN的工作是定義OSI模型的第二層也就是數據鏈路層，這樣就可以實現物理層的標準化，從而在未來使用同一種硬件來為不同的工業總線協議服務。而這時候會出現以下情況即專用的各種現場總線接口會消失，然后被統一到具備TSN功能的網口上，至于用什么通信方式來實現，則可以由軟件來決定，甚至在OPC UA的幫助下可以實現跨平臺、跨操作系統的統一軟硬件通信架構。話說回到CyberTruck上使用的EtherLoop，讓我們大膽假設它也是用上了TSN技術，實現了不同的設備、不同服務協議之間的互聯，這樣就能將專用硬件接口的可能性大大降低，從而在車載網絡層面上實現Musk“第一性原理”的實踐。
如果大家對TSN感興趣，我們還可以進一步探討未來工業界如何薅TSN的羊毛？
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