【中國智能制造網(wǎng)  智能快訊】工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有望開創(chuàng)一個由高度智慧化且極度互連的設備和基礎設施所構(gòu)成的世界，其中的制造機臺、交通運輸系統(tǒng)和電網(wǎng)配備了各種嵌入式感測、處理、控制、分析功能。

　　一旦全部連接在一起，就會形成智慧型系統(tǒng)體系，有助于在整個企業(yè)上下或透過云端共用裝置資料。這些系統(tǒng)會產(chǎn)生龐大無比的資料量，例如倫敦地下鐵系統(tǒng)維多利亞線的狀態(tài)監(jiān)控解決方案，每天會產(chǎn)生32TB的資料。接著再透過巨量類比資料分析與處理作業(yè)，驅(qū)動明智的商務決策，終提升安全性、運作時間和運作效率。
　　
　　雖然這些未經(jīng)處理的原始資料大部分都不是很緊急，可以在網(wǎng)路層和子系統(tǒng)之間傳輸，不太需要考慮到延遲或同步問題，但高時效性的重要資料必須根據(jù)嚴格的延遲和穩(wěn)定性規(guī)范，完成資料傳輸和共用作業(yè)。其中包含重要的控制和故障偵測資料，不管其他網(wǎng)路的傳輸狀況如何，都必須立即處理、共用這些資料，并且采取相關(guān)行動。
　　
　　目前大部份的網(wǎng)路基礎設施尚這類高時效性資料。很多工業(yè)系統(tǒng)和網(wǎng)路都是根據(jù)“普渡控制層級模型”設計而成的，其中建立了許多精密的匯流排層級，經(jīng)過佳化后可滿足特定的工作需求。每個匯流排層級具有不同的延遲、頻寬和服務品質(zhì)，因此難以互通，而且?guī)缀鯚o法即時傳輸重要資料。此外，現(xiàn)在的專用衍生乙太網(wǎng)路頻寬有限，還得為此而調(diào)整硬體。
　　
　　為了支援工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎設施的新功能，設計人員和終使用者都需要透過既穩(wěn)定又安全的方式，在遠端存取智慧型邊緣裝置。網(wǎng)路技術(shù)必須持續(xù)演進，才能滿足新一代的工業(yè)系統(tǒng)需求，并且徹底改良機臺、電網(wǎng)與交通運輸系統(tǒng)的運作方式。
　　
　　TSN：就是現(xiàn)在
　　
　　現(xiàn)有的IT網(wǎng)路是根據(jù)IEEE802標準定義而成的，這一系列的標準明訂了不同的乙太網(wǎng)路層和功能需求，并且確保裝置之間的互通性。目前有許多工業(yè)供應商、IT廠商和晶片供應商加入了IEEE802和新成立的AVnu聯(lián)盟，合作更新標準乙太網(wǎng)路協(xié)定，并且針對IIoT應用的高時效性資料制定了低延遲資料傳輸標準。
　　
　　這項新標準稱為時效性網(wǎng)路，可克服現(xiàn)有網(wǎng)路的缺陷。AVnu聯(lián)盟則是和Broadcom、Cisco、Intel、NI等成員企業(yè)合作，希望透過認證來催生可互通的生態(tài)系統(tǒng)，就像是Wi-Fi聯(lián)盟提供認證給符合IEEE802.11標準的產(chǎn)品與裝置那樣。
　　
　　相較于現(xiàn)有的標準和專用乙太網(wǎng)路協(xié)定，全新的TSN標準可帶來無數(shù)好處，例如：
　　
　　頻寬：機器視覺、3D掃描和電力分析等進階的感測應用會產(chǎn)生大量資料，進一步造成網(wǎng)路頻寬資源緊繃。專用的衍生乙太網(wǎng)路通常用于工業(yè)控制，而且受限于100Mb頻寬和半雙工通訊。TSN會納入標準的乙太網(wǎng)路速率(目前使用中的1Gb、10Gb、400Gb)，并且支援全雙工通訊。
　　
　　安全性：目前所使用的初階現(xiàn)場匯流排大多會透過氣隙(AirGap)和隱匿(Obscurity)方式來保障安全。這點其實是受到汽車產(chǎn)業(yè)的影響：具備氣隙的封閉式CAN網(wǎng)路負責傳輸所有的控制和運作資料。然而，近期的安全漏洞證實了控制基礎設施的底層也需要安全措施。TSN可保護關(guān)鍵的控制傳輸作業(yè)，并且納入頂層的IT安全規(guī)范。分段、效能保護和時間組合功能還可替安全框架增加更多保護層。
　　
　　互通性：TSN采用標準的乙太網(wǎng)路元件，可順暢整合現(xiàn)有的棕地應用程式(BrownfieldApplication)和標準的IT傳輸作業(yè)，藉此提高易用性。此外，TSN繼承了許多現(xiàn)有乙太網(wǎng)路的特性，例如HTTP介面和網(wǎng)路服務，因此促成了IIoT系統(tǒng)所需的遠端診斷、顯示和維修功能。另外還有一個優(yōu)勢：只要使用標準的乙太網(wǎng)路晶片組，也就是大量生產(chǎn)的商用晶片，即可壓低元件成本，相較于專用乙太網(wǎng)路采用產(chǎn)量低的ASIC架構(gòu)晶片，這個優(yōu)勢更為明顯。
　　
　　延遲和同步：TSN會優(yōu)先處理快速系統(tǒng)回應與閉回路控制應用所需的低延遲通訊作業(yè);而且TSN可達到將近數(shù)十微秒的傳輸時間，以及數(shù)十毫微秒的節(jié)點時間同步效能。為了確保穩(wěn)定達成這樣的高時效傳輸效能，TSN可透過自動化設定提供高穩(wěn)定性的資料路徑，藉由封包復制和合并完成路徑備援，而且不會遺失任何資料。
　　
　　可預見的未來
　　
　　隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)普及，資料量越來越多、網(wǎng)路分布越來越廣，因此需要新的標準以便共用并傳輸關(guān)鍵資訊。就像是緊急情況下，其他車輛都得讓道給救護車和消防車，TSN標準確保了高時效性的重要資料可以透過標準網(wǎng)路基礎設施準時傳送出去。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)來臨，歡迎加入高速生活圈。