時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)的全部?jī)?nèi)容是數(shù)據(jù)、獲取數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限、理解該數(shù)據(jù)，然后使用該數(shù)據(jù)采取行動(dòng)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也不例外，它將物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展到控制許多讓我們生活舒適的物品的設(shè)備中。發(fā)電廠、水處理廠、風(fēng)電場(chǎng)、生產(chǎn)線、制造汽車的機(jī)器人、手機(jī)和我們?nèi)粘Ｊ褂玫脑S多其他設(shè)備。

這些控制設(shè)備會(huì)生成大量數(shù)據(jù)，包括性能、油溫、軸承摩擦、振動(dòng)、刀具偏移、錯(cuò)誤條件等方面的數(shù)據(jù)。所有這些數(shù)據(jù)都很有價(jià)值，因?yàn)樗峁┝擞嘘P(guān)設(shè)備操作的信息。處理這些數(shù)據(jù)很重要，因?yàn)樗梢约霸绨l(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或可能很快出錯(cuò)的事情。

如果機(jī)器人測(cè)量到它的工具定位略微偏離，那么這可能是工具、正在加工的產(chǎn)品、生產(chǎn)線本身等方面的問題。能夠捕捉到這些情況可以防止錯(cuò)誤傳播，防止返工并防止有缺陷的產(chǎn)品到達(dá)最終客戶手中。

如果水處理廠中的某個(gè)過程突然測(cè)量到更高或更低的流量，那么這可能是因?yàn)殚y門卡住、過濾器變臟或管道中的某些其他階段需要調(diào)整。

所以，數(shù)據(jù)很重要。數(shù)據(jù)處理通常在云中完成，查看從數(shù)百或數(shù)千個(gè)類似設(shè)備收集的歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)通常不是實(shí)時(shí)敏感的，因此可以盡最大努力發(fā)送。然而，對(duì)于工業(yè)控制設(shè)備，實(shí)時(shí)性也很重要。我們需要能夠?qū)崟r(shí)控制設(shè)備，我們需要它們能夠傳輸有關(guān)其性能的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在很多設(shè)備控制都發(fā)生在本地。機(jī)器人有一個(gè)本地控制節(jié)點(diǎn)，可以讀取傳感器并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。然而，如果我們有2個(gè)協(xié)作的機(jī)器人，或者如果我們有一個(gè)人與一個(gè)機(jī)器人交互，那么我們需要能夠從更遠(yuǎn)的距離控制這些設(shè)備，要么通過內(nèi)部部署的某種類型的服務(wù)器，要么甚至可能漸行漸遠(yuǎn)。通過不是從本地控制節(jié)點(diǎn)而是從工廠車間某處的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心控制生產(chǎn)線，可以節(jié)省大量成本。該控制數(shù)據(jù)需要絕對(duì)保證實(shí)時(shí)性，抖動(dòng)在低微秒范圍內(nèi)。最重要的是，這些設(shè)備需要體積小且價(jià)格合理，這意味著我們需要通過單線進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和控制。

這種模式并不新鮮。這種類型的功能整合已經(jīng)發(fā)生在采用虛擬化的IT行業(yè)中，現(xiàn)在正在采用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV) 的網(wǎng)絡(luò)行業(yè)中發(fā)生，并且也將發(fā)生在采用設(shè)備功能虛擬化 (DFV)的工業(yè)設(shè)備中。

如前所述，要使這種整合（設(shè)備功能虛擬化）發(fā)揮作用，我們需要能夠在單線上結(jié)合通用數(shù)據(jù)和低抖動(dòng)實(shí)時(shí)控制，而這正是時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)的用武之地。 TSN在IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了描述，它是一個(gè)開放平臺(tái)，允許通過與通用數(shù)據(jù)相同的網(wǎng)絡(luò)連接傳輸和發(fā)送實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)。TSN建立在從其他更專有的協(xié)議（如 EtherCAT、ProfiNET 和其他協(xié)議）中收集的知識(shí)的基礎(chǔ)上。TSN的目標(biāo)是提供一個(gè)開放平臺(tái)，許多公司以此為基礎(chǔ)構(gòu)建該平臺(tái)，可以在來自多個(gè)供應(yīng)商的設(shè)備之間提供微秒級(jí)的最壞情況抖動(dòng)。