无线TSN在工业自动化中的优势包括灵活部署、降低维护成本、可重构性和移动性。在接下来的几年里,我们可以期待无线TSN基础设施在闭环控制、工业机器人、自动导引车和其它工业领域获得加速应用。无线TSN是使工业4.0实施更加灵活、高效的关键使能技术。
01 无线TSN的应用需求
当我们研究不同行业的市场期望时,出现了一个非常有趣的主题:尽管有广泛的典型应用和各种流量,但工业无线应用的KPI与其它高优先级无线TSN应用的KPI大致相似。无线TSN应用还应遵守行业推荐的最佳安全实践,包括身份验证、完整性、机密性、可用性和对潜在干扰或攻击的恢复能力。
很多无线应用都可以满足约1微秒的时间同步精度要求,这和5G和Wi-Fi网络当前的能力相当:IEEE 802.AS时钟同步满足当前的IEEE 802.11 Wi-Fi标准,并获得3GPP Rel 16的支持。
无线应用的有限延迟需求通常为10ms或更短,这使流量整形成为无线TSN的另一个高优先级特征。TSN流量整形通过IEEE 802.1Qbv(时间感知整形器)标准来实现。IEEE 802.1Qbv定义了一组定时门,以控制与TSN网桥上多个业务类别相关联的队列。它提供了可预测的数据交付性能,这在工业应用中至关重要。IEEE 802.1Qbv可以与Wi-Fi 6/6E和5G系统中可用的最新Wi-Fi调度功能相结合。
所有高优先级无线TSN用例的可靠性要求,远远超过一般消费者或工作场所的网络应用。在工业应用中常见的时间和安全关键场景中,可以通过IEEE 802.1CB帧复制和消除可靠性(FRER)标准来确保可靠性。FRER在多个路径上使用数据复制,减少了单个设备/链路故障的影响。FRER对MAC/PHY网络层是透明的,因此尽管不同类型系统的实现方式可能不同,但它们都可以在5G或Wi-Fi无线网络上运行。