來源：TSNLAB 微信公眾號

 

　　IEEE 802.1Q-2022 Clause 46.1中定義了3種TSN網絡配置模型，包括：完全分布式模型, 網絡集中配置/用戶分布配置模型，完全集中配置模型。IEC/IEEE 60802 選擇使用 完全集中配置模型作為TSN應用于工業網絡的配置模型，在IEEE P802.1Qdj/D1.1對完全集中配置模型做了更新，如下圖所示：

　　

　　CNC（Centralized Network Configuration，網絡集中配置器)，用于代表TSN應用（用戶）完成網絡資源的集中配置；CUC (Centralized User Configuration, 用戶集中配置器)，用于發現TSN終端節點、獲取終端節點能力、用戶網絡需求、配置終端節點TSN功能。

　　最新修訂有兩點變化，1）CUC可以是獨立的或嵌入到TSN終端設備的一個或多個功能實體；2）CNC需要通過NETCONF+YANG 完成對TSN終端設備的配置。

　　TSN對工業網絡的價值主要體現在以下兩個方面：

　　1. 對于工業終端設備，工業SOC、MCU集成TSN網絡功能將會是必然的趨勢，結合TSN芯片量大，成本低的優勢，將會替代一些目前使用特定工業以太網芯片的設備，特別是與上層應用生態弱耦合的工業終端設備，比如：帶通信接口的變頻器、伺服驅動器、遠程I/O等。

　　2. 對于制造業用戶，復雜的組網架構、不斷增加的設備接入需求也對企業IT、自動化運維人員帶來了大量組網配置負擔，這在離散制造企業尤為明顯。采用TSN網絡可以使不同廠家的控制系統實現鏈路層的互操作，支持在同一個TSN網絡中不同廠家設備、系統的高效集成，避免網絡硬件設備的重復投資。

　　要實現以上目標需要解決TSN與現有工業網絡集成的問題，下面舉例說明其中存在的困難，以及目前標準化過程逐漸呈現出來的實現手段：

　　

　　上圖描述了如何借助廠家W、Z網絡設備構成的TSN網絡，實現廠家X的控制器A與廠家Y設備B、C之間TSN數據流的配置。過程涉及至少三個角色工程師，使用不同廠家提供的組態工具、網絡配置工具完成TSN網絡的配置過程，描述如下：

　　Step1：熟悉廠家X控制系統的自動化工程師，使用組態工具X完成對控制器A（發送、接收）通信數據的組態，包含：通信周期、目標通信地址、傳輸優先級、端到端時延等QoS需求信息，并下發至控制器A。

　　Step2：熟悉廠家Y控制系統的自動化工程師，使用組態工具Y完成對設備B、C（發送、接收）通信數據的組態，以及與Step1中相同QoS信息的定義，并下發至設備B、C。

　　Step3：網絡工程師分別使用配置工具W、Z或者CNC提供的統一配置接口，完成對網絡控制器W、Z的配置，配置信息分為兩類：

　　•CNC借助IEEE 802.1Q-2022（IEEE 802.1Qdj增補）定義的UNI接口，完成與CUC的配置信息交換，包括：每個數據流、數據幀的標識，以及對網絡側的QoS需求等信息（可參考IEEE 8021Q-2022, Clause 46 TSN Configuration）。

　　•CNC (NETCONF Client)借助IEC/IEEE 60802定義的YANG模型接口，完成對TSN終端設備（控制器A、設備B、C，支持NETCONF Server），以及TSN網絡設備（TSN交換機W、Z，支持NETCONF Server）的配置下發，包括：數據路徑信息、數據流表、門控周期、門控列表、可搶占幀等信息。

　　注：

　　•組態工具X與控制器A之間可以采用廠家特定接口通信，如：OPC UA C/S

　　•組態工具Y與設備B、C之間可以采用廠家特定接口通信，如：Profinet

　　•配置工具W、Z與網絡控制器W、Z之間可以采用廠家特定接口

　　更理想的情況是，將（工業自動化）組態工具與（網絡）配置工具“合二為一”。即由組態工具X基于自動化業務的配置，自動獲取和轉換為CNC所需要的QoS信息，并發送給CNC。甚至，把CNC作為一個功能模塊，開發到組態工具之中。這樣，在使用TSN的時候，自動化工程師仍然像以往一樣使用組態工具就可以了，不需要網絡工程師進行額外的協助。