互聯網科技前沿——TSN全面解析
TSN是time-sensitive netwoking的縮寫，即是時間敏感性網絡的簡稱。TSN是在傳統以太網絡基礎上的一種具有向前的兼容性、良好的數據傳輸實時性、對于傳輸最小時限有確定性、對于傳輸標準的溝通具有普遍性、對于信息傳輸具有可靠性的系列標準。TSN是MAC層的數據采集與傳輸標準，它與OPC UA協議架構的語言解析上的規范效用一起，構成了工業實時互聯的技術支撐。
TSN最開始是由IEEE802.1工作組統籌制定，2012年由已有的音視頻橋工作小組更名。致力于解決數據重疊帶來的信息傳輸延時問題和可靠普遍的物聯設備互操作問題。TSN有著帶寬、安全性和互操作性等方面的優勢，能夠很好滿足未來萬物互聯的要求。其主要的工作原理是優先適用(IEEE P802.3br)機制，在傳輸中讓關鍵數據包優先處理。
這意味著關鍵數據不必等待所有的非關鍵數據完成傳送后才開始，從而確保更快速的傳輸路徑。其中802.1CB 為可靠性進行訊框復制和消除，無論發生鏈路故障、電纜斷裂以及其他錯誤，均能強制實現可靠的通訊。此選項確保關鍵流量的復本在網絡中能以不相交集的路徑進行傳送，只保留首先到達目的地的任何封包，從而實現無縫冗余。加之，TSN為重要的實時數據預留了傳輸的時間槽，而傳統以太網的傳輸數據重疊現象多發，傳統的數據緩沖和隊列優先級不明顯，導致在工業上以太網運用的困境。TSN優秀地解決了這些工業場景常見的問題，為工業以太網的應用廣度和深度做出了突出貢獻。
TSN最重要的是時間問題的處理。關于此，IEEE802.1工作組側重解決了時鐘同步的問題，確保連接在網絡中各個設備節點的時鐘同步，并達到微秒級的精度誤差。
設定優化了時間感知調度程序，將數據流量劃分為不同的類型，為優先級較高的時間敏感型關鍵數據分配特定的時間槽，并且在規定的時間節點，網絡中所有節點都必須優先確保重要數據幀的通過。
其次是調度和流量整形方面的工作。調度和流量整形允許在同一網絡上共存不同優先級的不同流量類別，每個類別對可用帶寬和端到端延遲都有不同的要求。在工業自動化和汽車汽車環境中，在閉環控制或安全應用使用以太網的情況下，可靠和及時的交付是至關重要的。對于這里使用的以太網，需要增強IEEE 802.1Q的嚴格優先級調度。TSN在這方面的效用增強了數據傳輸的實時性和確定性。
其三是TSN工作組在通信路徑的設置上，采取了多路徑的設置，保證了數據傳輸的穩定性，和高容錯率。對于數據傳輸也有預留路徑，解決了數據傳輸擁堵的狀況。保證數據傳輸的實時性。
TSN還加入網絡管理和配置的協議，用于實現對網絡參數的動態配置，以滿足設備節點和數據需求的各種變化。
相對于傳統的以太網，TSN在IT和OT的融合上更進了一步。要求IT和OT融合的背景下，不僅要保證大數據傳輸，而且要保證傳輸的實時性和確定性，現有的實時以太網協議就顯得更力不從心。而TSN把數據采集、傳輸和信息整合的過程進一步的優化，提升了過程的速率。其次，TSN對于時間問題的處理，確保了工業生產過程的可靠性和時間精確度。大大提升了工業場景的以太網應用率和生產規范性。
以太網采用載波偵聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)的機制，兩個工作站發生沖突時，必須延遲一定時間后重發報文。發生堵塞時，有的報文可能長時間發布出去，造成通信時間的不確定性。所以傳統以太網一般不能用于工業自動化控制，但是可用于實時性要求不高的場所。其次是TSN對于實時性的保證，更好地滿足了例如自動駕駛等對于時間精度更高的要求。
當然，TSN僅僅是MAC層的協議標準，對于整個以太網的標準建構是不夠的，它是解決了數據傳輸的問題，而另外地，更好地語義解析問題則要靠OPC UA的協議優化。
