無線技術來了!TSN來了!5G也來了!
未來工業(yè)網(wǎng)絡正在打開“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)絡的組織之一,著眼于未來工業(yè)網(wǎng)絡的發(fā)展,CC-Link協(xié)會在基于TSN技術和5G迅速發(fā)展的基礎上,正在積極參與無線技術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,即使使用一般的通用以太網(wǎng)交換機設備或無線LAN設備,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、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)絡提供了靈活的工業(yè)現(xiàn)場設備的配置方案,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)是擴展基于IEEE 802.1標準的以太網(wǎng)網(wǎng)絡,能夠完美實現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡中的互聯(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)絡的標準規(guī)范下,需要進一步完善TSN無線網(wǎng)絡技術,改進相關的協(xié)議標準,使得工業(yè)無線網(wǎng)絡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)絡本質上是WIFI技術,傳輸介質主要是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,使用多種調度算法來有效地分配無線網(wǎng)絡的時隙和信道。利用相應的調度策略,基于鏈路質量和性能反饋進行預測從而分配網(wǎng)絡資源,有效應對了網(wǎng)絡的干擾,提升控制系統(tǒng)性能。
此外,除了無線局域網(wǎng)技術,目前工業(yè)網(wǎng)絡的無線解決方案也可以通過移動網(wǎng)絡,即我們所熟知的手機網(wǎng)絡來實現(xiàn)。然而,目前我們所使用的4G網(wǎng)絡并非是為工業(yè)系統(tǒng)所設計,它在保證大容量移動數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A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)絡在工業(yè)領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)絡在工業(yè)領域的應用成為可能,因此,未來的工業(yè)無線網(wǎng)絡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)絡邁進,使得互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)網(wǎng)絡相結合,使得基于移動網(wǎng)絡的各種遠程控制得以實現(xiàn)。屆時,能夠實現(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上,繼續(xù)向5G邁進,并為未來的工業(yè)網(wǎng)絡提供最新的技術。
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合的未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。