В связи с непрерывной цифровизацией промышленных сетей, включая промышленные сети управления (OT) и информационные сети (IT), демонстрируют тенденцию к интеграции, с возможностью поддержки взаимосвязи и совместной сетевой передачи мультисервисного, мультипротокольного, мультивендорного оборудования и данных. Технология (Time Sensitive Network) использует физический интерфейс Ethernet и строит передачу данных на канальном уровне, на основе универсальных стандартов. В качестве базовой универсальной архитектуры она обеспечивает техническую основу для интеграции традиционных сетей OT и IT, обеспечивает ускоренный путь развития для новых видов бизнеса, включая анализ больших данных и интеллектуальные системы и машины, делая технологии промышленного Интернета более открытыми и динамичными.
Применение TSN в промышленном интернете
Функциональная архитектура TSN следует технической идее программно-конфигурируемой сети (
- Блок управления (CUC, CNC): CUC (Cross-Domain User Coordination) – это компонент, который отвечает за взаимосвязь между различными доменами сети TSN. CUC обычно занимается переводом сетевых требований пользователей и координацией междоменного взаимодействия. Он играет ключевую роль в обеспечении согласованности и совместимости между различными частями сети, такими как разное оборудование, протоколы и программные средства. В рамках одного и того же сетевого домена TSN сети CNC отвечает за реализацию мониторинга и управления устройствами, определение топологии сети, а также мониторинг и оптимизацию трафика.
- Блок передачи (шлюз, коммутатор): помимо поддержки чувствительных ко времени функций переадресации, связанных с сетью, блок передачи также поддерживает соответствующие протоколы измерения в режиме онлайн и отправляет соответствующий статус на блок управления в режиме реального времени.
- Прикладные устройства (промышленное оборудование, базовые станции и т. д.): требуется возможность доступа к сетям, чувствительным ко времени, и поддержка протоколов онлайн измерений и эксплуатации, а так же технического обслуживания для обнаружения топологии сети в целом, мониторинга состояния сети.
Общая архитектура сети TSN
Коммутаторы MAIWE серии TSN обладают следующими характеристиками:
- Синхронизация времени: TSN может достичь точной синхронизации времени через IEEE 802.1AS, обеспечивая синхронизацию времени всех устройств в сети.
- Детерминированность: TSN обладает детерминированными характеристиками передачи. Благодаря ряду протоколов, таких как IEEE 802.1Qbv и IEEE 802.1Qci, он может гарантировать время передачи, порядок передачи и качество передачи пакетов данных, а также избежать таких проблем, как перегрузка сети и потеря пакетов.
- Работа в режиме реального времени: TSN обеспечивает управление потоком на основе приоритетов с помощью протокола IEEE 802.1Qci для поддержки передачи данных в реальном времени, что позволяет осуществлять приоритетную передачу ключевых пакетов данных.
- Совместимость: TSN совместим с существующими протоколами Ethernet и может быть расширен на базе существующих сетей в целях обеспечения бесшовного соединения.
- Управление потоком и приоритетами: TSN обеспечивает управление потоком на основе времени с помощью протокола IEEE 802.1Qbv. В то же время TSN обеспечивает управление потоком на основе приоритетов с помощью протокола IEEE 802.1Qci, что позволяет передавать данные в реальном времени в приоритетном порядке.
- Гибкость: TSN можно настраивать и расширять в соответствии с различными сценариями и потребностями приложений, она обладает высокой гибкостью и масштабируемостью.
- Безопасность: TSN поддерживает функции шифрования и аутентификации для обеспечения безопасности и конфиденциальности данных. TSN реализует системы управления доступом, которые определяют, какие устройства и пользователи имеют право на доступ к определенным ресурсам в сети. Это позволяет ограничивать доступ только к необходимым ресурсам и предотвращать несанкционированный доступ к чувствительным данным.
Применение коммутаторов MAIWE c TSN в энергетической промышленности
Коммутаторы MISCOM7208TSN-2GF-6GT, MISCOM8216TSN-4XGF-4GF-8GT и MISCOM8036TSN-4XGF-24GF-8GT могут достичь одноходовой задержки (single-hop delay) менее 10us, джиттера менее 300ns, они поддерживают многоуровневую синхронизацию часов, а также все вышеперечисленные стандарты IEEE802.1Qbv, IEEE802.1Qbu, IEEE802.1Qci, IEEE802.1CB и другие. Кроме того, благодаря уникальному аппаратному дизайну, устройства могут работать в условиях высоких и низких температур -40~75℃. Уровень защиты IP40. Уровень защиты от электромагнитных помех - 4 . На стороне программного обеспечения поддерживаются резервируемые кольцевые протоколы (время восстановления <20 мс.), ERPS и RSTP.
