时间敏感网络TSN的关键参与者与应用场景

本文主要介绍了时间敏感网络(TSN)的主要参与者、应用场景以及TSN的背景需求，特别是它在工业制造和车载网络领域的挑战与解决方案。 TSN，全称为时间敏感网络，是为了解决传统以太网在处理时间关键型数据传输时的不足而发展起来的。它由多个官方组织，如Avnu联盟、IEEE802工作组、IIC工业互联网联盟和OPC UA-TSN推动，并得到Cisco、Intel、Bosch、NI、GM等知名公司的支持和应用。这些公司推出了一系列TSN相关的产品，如Cisco的IE4000系列工业交换机和NI的CompactDAQ、CompactRIO TSN控制器等。 在工业制造领域，TSN的需求主要体现在精确时钟同步和确定性时延上。车间级网络要求±500ns/5跳的同步精度和<5µs的时延，而工厂级网络则需要±100µs/64跳的同步精度和<125µs的时延。TSN能够满足这些严格的要求，提供高效且可靠的通信。 在车载网络中，TSN面临着更复杂的环境，需要连接各种控制器、传感器、雷达、音视频多媒体等设备，同时支持驾驶员辅助系统(ADAS)。现有的解决办法如CAN、LIN和MOST等，虽然在某些方面有一定的应用，但它们的带宽有限、互操作性差，难以满足高带宽和确定性传输的需求。 为了解决这些问题，TSN引入了AVB（Audio/Video Bridging）技术。AVB通过精确时钟同步（gPTP协议）、预留带宽和流量整形来保证服务质量，有效解决了传统以太网在处理音频、视频等实时流量时的同步精度、带宽竞争和时延抖动问题。 TSN技术旨在提供一个统一的、高性能的网络平台，适用于对时间和延迟敏感的工业自动化和车载通信场景，通过增强的网络性能和确定性，推动了工业4.0和智能交通系统的发展。随着技术的不断发展和完善，TSN将在未来扮演更重要的角色，推动各个行业的数字化转型。