無線技術(shù)來了！TSN來了！5G也來了！

未來工業(yè)網(wǎng)絡(luò)正在打開“新世界”的大門

世界在變，科技在進步

唯有參與其中，不斷探索，才能跟上發(fā)展的步伐呀！

作為率先推出TSN網(wǎng)絡(luò)的組織之一，著眼于未來工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，CC-Link協(xié)會在基于TSN技術(shù)和5G迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上，正在積極參與無線技術(shù)方面更深層次的探索與開發(fā)，聽說已“悄咪咪”的成立了研究小組。

事實上，早在去年漢諾威工業(yè)博覽會上，CC-Link協(xié)會便攜手NEC（日本電氣）展示了首款無線技術(shù)解決方案。該方案由插入服務器擴展槽的ExpEther板和擴展單元組成，可以連接相隔很遠的多臺服務器的計算機資源。這是一項支持擴展的技術(shù)，即使使用一般的通用以太網(wǎng)交換機設(shè)備或無線LAN設(shè)備，它也具有可在不丟失數(shù)據(jù)的情況下實現(xiàn)高可靠性通信的功能。

CC-Link協(xié)會將 “ExpEther”特點與“CC-Link IE TSN”特點相結(jié)合，以實現(xiàn)在無線通信下，也可確保時間同步、高可靠性的數(shù)據(jù)通信。

TSN適合智能制造下更復雜的工業(yè)場景

那么話說回來，相比傳統(tǒng)有線工業(yè)以太網(wǎng)，無線網(wǎng)絡(luò)、5G他TSN高級在哪？我來跟你講清楚。

比如，在工業(yè)環(huán)境下，未來工業(yè)的發(fā)展肯定是需要進一步提高制造業(yè)智能化生產(chǎn)水平、增強工業(yè)現(xiàn)場安全性等，這些要求都為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（OT）和物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶來新的挑戰(zhàn)。

相比有線工業(yè)以太網(wǎng)，工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)提供了靈活的工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的配置方案，增強了工業(yè)生產(chǎn)的安全性，保障了人身財產(chǎn)安全，其目前已經(jīng)開始應用于工業(yè)自動化等領(lǐng)域。

不過，當下絕大多數(shù)工業(yè)場景使用的依然是基于IEEE802.11b/g/a/h的無線以太網(wǎng)，各種弊端顯而易見。盡管各廠家均使用了自己獨特的方法來規(guī)避這些缺陷，但是并沒有從根本上解決數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)膯栴}。

隨著工業(yè)應用對工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)需求的增加，業(yè)界也制定了多種協(xié)議標準以實現(xiàn)工業(yè)環(huán)境下數(shù)據(jù)通信的實時性保證，CC-Link IE和CC-Link IE TSN等具有無線應用能力的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)將在實踐中將得到更廣泛的應用。

相對于傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)，TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）是擴展基于IEEE 802.1標準的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，能夠完美實現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的互聯(lián)互通和實時通信，并支持無線傳輸。

在實際應用中，有線TSN應該往往需要與無線TSN進行無線整合。在TSN網(wǎng)絡(luò)的標準規(guī)范下，需要進一步完善TSN無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，改進相關(guān)的協(xié)議標準，使得工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)可以應用到更多更復雜的場景中。

5G將與TSN擦出怎么的火花？

當前，市面上現(xiàn)有的一些工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是WIFI技術(shù)，傳輸介質(zhì)主要是2.4GHz和5GHz電磁波，與有線通信相比，反而更易受到干擾。而工業(yè)現(xiàn)場的情況尤其嚴重，多種類型的電磁信號、障礙物、以及信號源之間的相互干擾，都會造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟淮_定性，同時，也很難保證實時數(shù)據(jù)的準確傳送。

為了滿足工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸嚴格的實時性和可靠性要求，目前工業(yè)界主要是在保證高精度時間同步的前提下，使用多種調(diào)度算法來有效地分配無線網(wǎng)絡(luò)的時隙和信道。利用相應的調(diào)度策略，基于鏈路質(zhì)量和性能反饋進行預測從而分配網(wǎng)絡(luò)資源，有效應對了網(wǎng)絡(luò)的干擾，提升控制系統(tǒng)性能。

此外，除了無線局域網(wǎng)技術(shù)，目前工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的無線解決方案也可以通過移動網(wǎng)絡(luò)，即我們所熟知的手機網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。然而，目前我們所使用的4G網(wǎng)絡(luò)并非是為工業(yè)系統(tǒng)所設(shè)計，它在保證大容量移動數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)上，并不能實現(xiàn)超低延時通信，因此無法保證實時數(shù)據(jù)在鏈路上進行精確傳輸，這一先天缺陷使得移動網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域的應用受到了諸多限制。

伴隨著5G時代的來臨，5G的低延時特性使得移動網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域的應用成為可能，因此，未來的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)可能將不再局限于無線局域網(wǎng)的簡單應用，而向移動網(wǎng)絡(luò)邁進，使得互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，使得基于移動網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制得以實現(xiàn)。屆時，能夠?qū)崿F(xiàn)智能的不再僅僅是我們的家庭和工廠，而是通過移動網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)起我們工作、學習、生活和醫(yī)療的方方面面，實現(xiàn)智能城市和智能社會。

在這場信息化的革命中，CC-Link IE TSN也會在實現(xiàn)無線解決方案的基礎(chǔ)上，繼續(xù)向5G邁進，并為未來的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)提供最新的技術(shù)。

我們已經(jīng)身處TSN的時代，同時，5G的時代也已經(jīng)近在眼前，我們都相信，5G必將和TSN一起成為未來工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的明星，而這二者將在其中扮演什么樣的角色，發(fā)揮什么樣的作用呢？在接下來的幾篇文章中，我們將詳細講講5G和TSN的細節(jié)，并一起展望這二者相結(jié)合的未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。