咱们这个国际的运转关于“数据”的依靠越来越强。数据不只仅为咱们的举动供给参阅根据，有时还会直接参加决议计划，向机器宣布指令，并且这样的场景正在浸透进一些更为“要害”的范畴，比方工业制作。
所谓“要想富，先修路”，实际国际中交通的改进会进步人流、物流等出产要素的流转功率，进而提振整个经济系统的开展。相同的道理，在虚拟的数字国际也适用——咱们只有为数据的流转供给一个高效的网络，才干释放出其巨大的能量。可不幸的是，这样的网络，在以往的工业范畴并不那么疏通。
为工业网络“修路”
为工业范畴的数据交互“修路”的主意，其实早已有之。上个世纪70年代，跟着可编程逻辑操控器（PLC）和自动化技能的开展，对出产设备进行分布式操控逐步成为刚需，由此催生了工业现场总线，将以往互相孤立的设备联通起来。正如每个技能在开展初期都会阅历一个规范丛生的“战国”年代，工业现场总线也不破例，并且由于工业范畴一起的“笔直化”的生态结构，导致这些规范直至今日也没能一致起来，这也使得数据的流转被限制在了有限的范围内，关于工业网络的扩展和互相之间的数据同享十分晦气。
这种规范树立、互相割据带来的“痛点”，跟着工业网络规划的扩展，也变得越来越“痛”。所以，在21世纪初，人们推出了“工业以太网”。望文生义，工业以太网便是将“一致”了IT范畴的以太网架构，引进到工业范畴，一致选用规范以太网介质，也以此为关键完成在物理层和数据链路层上规范的一致。
这个抱负看上去很美，可是需求留意的是，工业以太网前面依然被冠以“工业”二字，这是由于其与传统的以太网技能是不同的。规范的以太网选用的是载波侦听多路拜访/抵触检测（CSMA/CD）的机制，当两个数据发送方发生抵触时，有必要推迟必定时刻后重发报文，如遇到网络拥堵，有的报文或许长时刻无法发送出去。所以从本质上讲，以太网是一个对时刻不灵敏、不确认性的网络。而工业自动化操控，优先考虑的便是实时性，以保证数据报文的按时送达。为了习惯工业使用中这样的要求，就需求对规范的以太网进行“改造”，在其根底上修正或添加了一些特定的协议以保证实时性和确认性，让其成为一个确认性的网络，这就形成了所谓的工业以太网。
但各个厂商在对同一个以太网进行改造时的思路和办法不尽相同，这就造成了相同叫“工业以太网”的网络，实际上是无法真实完成互联、互通、互操作的，为了让数据在这些“子”网络间流转，人们不得不添加额定的网关。这就好比是咱们都修了相同的“路”，可是不同路网上的交通规矩却是不同的，想在这样的路网之间顺利无妨碍地奔跑，并不简单。
与此一起，更大的一个应战在于，工业4.0等智能制作概念的提出，需求与之般配的网络能够一起支撑不同类型的数据流转，无论是制作现场操控所需的实时性数据，仍是出产管理与优化所需的非实时性数据，都需求在一致网络中进行集中和处理，关于一些大局优化的作业能够不通过传统层级的操控器，而直接连通边际侧和云端……也便是说，一个抱负的工业使用中的以太网架构，应该是既能满意OT（运营技能）网络实时性操控要求，又能支撑IT（信息技能）范畴大吞吐量数据传输需求的交融性的网络，这样才干将工业出产全流程的数据会聚起来，不留信息死角。
完成这样的抱负，有必要对咱们做了解的以太网来一次深度的改造，打造一个满意制作业要求，一致的网络与协议规范，一起这也是脱节不同总线规范之间互通互操作性方面的妨碍的仅有出路。TSN（Time Sensitive Network，时刻灵敏型网络）由此诞生了。
图1 安富利的TSN HW eval Kit
迈向TSN之路
尽管今日咱们讨论最多的是TSN在工业范畴的使用，但实际上它缘起于一个音视频范畴的规范。为了有用处理音频视频网络中数据实时同步传输的问题， IEEE 802.1作业组于2006年建立AVB音频视频桥接使命组，并取得了行之有效的开展。很快人们就意识到，AVB的一系列研究效果，与处理以太网中数据传输的时刻确认性问题之间，有许多共通之处。所以在2012年，AVB使命组扩展了时刻确认性以太网的使用需求和适用范围，并将使命组称号改为“TSN使命组”。
TSN需求应对的应战，主要有三个方面：时刻同步、调度和流量整形，以及通讯途径的挑选、预留和容错。
● 时刻同步： 此举是为网络中的一切设备完成一起的时刻参阅，供给互相同步的时钟，也是为端到端的传输推迟供给一个洽谈的基准。
● 调度和流量整形： 答应在同一网络上共存不同优先级的流量类别，每个类别对可用带宽和端到端推迟都有不同的要求，由此完成不同数据流量类型的同网传输。
● 通讯途径的挑选，预留和容错： 界说一切参加实时通讯的设备在挑选通讯途径、预留带宽和时隙方面需求遵从相同的规矩，使其能够使用多条途径来完成毛病扫除，保证网络的安全性和可靠性。
通过多年的开展，TSN已经在IEEE802.1规范框架下，界说出了一系列的“子规范”，形成了一套完好的协议，为以太网协议的MAC层供给通用处理机制，在保证以太网数据通讯的时刻确认性（实时性）的一起，也让不同协议网络之间的互操作成为了或许性。
图2 根据安富利TSN HW eval Kit的TSN系统框图
当然，从规范的制订到职业遍及承受、大范围的商用，还需求一个绵长的进程，关于工业制作业这种行事细致的范畴，人们考虑权衡的要素就更多了。因而，围绕着TSN整个生态系统的建立，人们的尽力一向没有中止，各个技能供给商业都从不同层面，为TSN终究的落地供给着支撑，积聚着能量。
比方，安富利就为开发者供给了一个时效性网络硬件评价套件（TSN HW eval Kit）。这是一个使用现有的Xilinx和安富利的硬件资源建立的TSN渠道，开发者能够使用它完成TSN的原型开发和验证，为终究的计划完成奠定坚实的根底。
总归，工业4.0以及工业物联网（IIoT）的鼓起，让人们踏上了一条对以太网进行深度“魔改”之路，作为这次“魔改”效果的TSN正在前面向咱们招手，现在是时分加快脚步，向着这个方针冲刺了。
