來源：TSNLAB 微信公眾號(hào)

 

　　先放3個(gè)重要結(jié)論：

　　TSN是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（Ethernet）的增強(qiáng)，TSN就是標(biāo)準(zhǔn)Ethernet。

　　這里的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，由IEEE 802工作組定義。從OSI模型的角度，IEEE 802.1定義MAC（數(shù)據(jù)鏈路層，以后簡稱鏈路層或二層），IEEE 802.3定義PHY（物理層）。也就是說，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)不僅僅是二層。IEEE 802.1在鏈路層做的工作，展開又可以分為硬件類、協(xié)議類、其它。TSN技術(shù)集的定義都是在IEEE 802.1里進(jìn)行的，也同時(shí)覆蓋到這三類：如硬件類有幾種整形器、幀搶占等；協(xié)議類有資源預(yù)留協(xié)議等；其它類有時(shí)間同步等。

　　TSN非二層專用技術(shù)，TSN（Ethernet）當(dāng)然可以和IP一起用。

　　舉個(gè)例子，一個(gè)IP轉(zhuǎn)發(fā)的流量，可否享受TSN時(shí)間門控的服務(wù)？當(dāng)然可以！TSN標(biāo)準(zhǔn)定義了時(shí)間門控的機(jī)制，而這個(gè)機(jī)制是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的排隊(duì)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的。我們有“一萬種方法”可以讓一個(gè)IP轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)文進(jìn)入到特定的隊(duì)列（如基于DSCP、基于VLAN PCP、基于流量識(shí)別的流策略控制或優(yōu)先級(jí)重映射等等），從而受到TSN時(shí)間門控的服務(wù)和調(diào)度控制。至于如何為這個(gè)流量進(jìn)行資源預(yù)留，可以通過二層協(xié)議或三層協(xié)議，也可以通過集中配置設(shè)備的方式。

　　TSN（Ethernet）和一般意義上的PROFINET、EtherCAT等工業(yè)以太協(xié)議不對等。

　　前者是不包含應(yīng)用層的，而后者包含。比如PROFINET、EtherCAT使用標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet幀格式，同時(shí)用其中EtherType的字段標(biāo)識(shí)了后面的報(bào)文內(nèi)容（Payload）是PROFINET或EtherCAT的內(nèi)容。這些內(nèi)容屬于應(yīng)用層，其具體格式，也是PROFINET、EtherCAT定義的。

　　在這個(gè)基礎(chǔ)上，本文嘗試用一張圖，來講解TSN與工業(yè)以太網(wǎng)的關(guān)系。

　　（此外，本文最后有一些作者的重要觀點(diǎn)，歡迎大家討論，請不要直接跳過哦。）

　　

　　注1：白色填充方框內(nèi)為一般意義上開放、通用的ICT軟硬件技術(shù)

　　注2：本圖為示意圖，因簡潔一致性和易理解性的取舍，不能保證每個(gè)細(xì)節(jié)絕對準(zhǔn)確。

　　PROFINET：目前有ccA（nRT）、ccB（RT）、ccC（IRT）、ccD（TSN）四個(gè)一致性等級(jí)。IRT和TSN可以用于同步場景，TSN與RT兼容，TSN與IRT不兼容。TSN相比于IRT有技術(shù)上的優(yōu)勢，但是當(dāng)前PROFINET IRT有成熟的產(chǎn)品和方案，而PROFINET TSN還沒有。PROFINET RT + TSN可以是未來，但這個(gè)未來多久來，很大程度上取決于PI聯(lián)盟及其相關(guān)公司的產(chǎn)業(yè)、商業(yè)決策。

　　EtherNet/IP、POWERLINK、Modbus-TCP、OPC UA：本來就是工作在標(biāo)準(zhǔn)Ethernet上的方案，技術(shù)上可以按需升級(jí)為TSN，產(chǎn)業(yè)方面也都有相關(guān)的測試床。

　　EtherCAT：從技術(shù)上來講和TSN很大程度上有競爭關(guān)系。雖然ETG很早就發(fā)布了EtherCAT TSN白皮書，講兩者可以相結(jié)合，但在商業(yè)上沒有后續(xù)動(dòng)作。

　　CC-Link IE TSN：CLPA和三菱已經(jīng)發(fā)布了相關(guān)的產(chǎn)品，包括使用在PLC與遠(yuǎn)程IO上的TSN模塊、支持TSN的伺服驅(qū)動(dòng)器，可以和TSN交換機(jī)一起構(gòu)建端到端的自動(dòng)化解決方案。

　　這里面相關(guān)的玩家，或者說背后的推手，又可以分為三大類。在上圖中的，一般會(huì)選下面的1 and/or 2；暫時(shí)還不在上圖中但是有點(diǎn)想法的，可能會(huì)選2 or 3。

　　1、繼續(xù)經(jīng)營原有的生態(tài)系統(tǒng)，總線向工業(yè)以太演進(jìn)，工業(yè)以太可以（慢慢）向TSN以太演進(jìn)。

　　2、大力發(fā)展OPC UA + TSN；推進(jìn)“開放自動(dòng)化”。

　　3、建立和發(fā)展新的生態(tài)系統(tǒng)，X APP + TSN，或X APP + 私有總線/私有工業(yè)以太。

　　對于3，作者認(rèn)為，在應(yīng)用側(cè)去構(gòu)建自己的生態(tài)和技術(shù)壁壘是沒問題的，而如果網(wǎng)絡(luò)側(cè)也要做一套不與標(biāo)準(zhǔn)Ethernet兼容的新總線，則在給自己增加難度的同時(shí)，難以獲得顯著的額外收益。

　　小結(jié)：

　　可以看到，所謂的“七國八制”，包括應(yīng)用層的不統(tǒng)一和網(wǎng)絡(luò)硬件側(cè)的不統(tǒng)一，后者主要是物理層和鏈路層的硬件不一致、無法兼容互通。在工業(yè)總線逐漸向工業(yè)以太網(wǎng)演進(jìn)的過程中，網(wǎng)絡(luò)硬件側(cè)不統(tǒng)一的問題獲得了一定改善，但仍然存在為了實(shí)時(shí)性等原因，對網(wǎng)絡(luò)硬件做了修改的設(shè)計(jì)，從而造成當(dāng)前各工業(yè)以太網(wǎng)的硬件不一定能互通。在不久的將來，網(wǎng)絡(luò)硬件側(cè)如果統(tǒng)一，不論從技術(shù)、產(chǎn)業(yè)還是商業(yè)的角度，有且只有一種可能性，就是Ethernet TSN。具體而言，就是Ethernet的物理層，加Ethernet包含TSN特性的鏈路層。網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層根據(jù)場景需要，可以被bypass掉，也可以保留（IP+TCP/UDP）。

　　至于應(yīng)用層要不要統(tǒng)一，能不能統(tǒng)一，說實(shí)話這并不是TSN的核心關(guān)注，畢竟下層技術(shù)是服務(wù)于上層的。不過，應(yīng)用層的統(tǒng)一難度應(yīng)該是遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大于網(wǎng)絡(luò)硬件側(cè)的統(tǒng)一難度的。說來也奇怪，按理說，自動(dòng)化廠商的核心競爭力，應(yīng)該在自動(dòng)化技術(shù)上構(gòu)建，然而現(xiàn)狀是大家已經(jīng)通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)這項(xiàng)通信技術(shù)，很大程度上建立了各自的生（bi）態(tài)（lei）。

　　本文涉及較多內(nèi)容，不準(zhǔn)確之處，歡迎大家留言，交換觀點(diǎn)。