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百通赫思曼中国区高级技术经理张晗宜
机器智能技术的进步，也推动了自动化领域的进步，工业自动化目前正在从工业3.0升级到工业4.0，升级转型的内容包括智能设备的部署，高级分析软件和机器学习的结合使生产设施更加智能化等。同时整个工业系统的框架也从“自动化金字塔结构”过渡到“自动化柱状结构”，如下图所示：
在新的柱状架构中，控制层将消失：部分控制功能下移至现场级，以分布式控制的方式实现例如运动控制或者安全控制等。另外部分控制功能上移到管理层，通过例如PLC虚拟化的方式实现集中式控制。
而位于现场层和管理层之间的连接层为底层和上层的互联互通，提供高带宽、低延迟、低抖动的网络传输，从而实现现场传感器到上层甚至到云端的应用。
TSN对不同种类数据的“调度”处理行为类似高速公路，例如应急车道是预留出来给“高优先级”的“应急车辆”通行的，因此哪怕其他车道上流量较高，应急车辆的通行始终不会受到影响。TSN会为不同优先级的数据（或者是不同种类的应用数据，即根据不同应用划分优先级）分配网络“通道”，从而保证每种不同应用数据对延迟、抖动等网络通信传输的要求都能够得到满足。基于TSN网络的这种特性能够带来的优势之一，即可以将原先各自独立的应用系统整合到一张网里，既可以节约企业对网络基础架构投资的成本，也可以实现在同一个自动化工厂内所有应用的互联互通。因此在IIoT和工业互联网逐步开始部署的今天，TSN可以作为承载整个自动化车间网络的信息高速公路。
TSN除在传统自动化工厂内的应用之外，在当今另一个热点技术行业也有着极大应用空间——无人驾驶。
如今的汽车内部装备了大量车载电子控制单元和数字传感器，甚至装配了GPU显卡来实时运算处理摄像头传回的画面数据从而实现自动驾驶，新技术的革新推动了对网络物理连接端口以及高质量网络通信的更大需求。
传统的汽车内部有包括CAN总线，FlexRay等不同控制协议，这些协议之间并不兼容，因此物理上需要部署各自独立的网络。其劣势在于物理上独立部署多套网络需要单独布线，从而增加了线缆的成本和重量，而线缆重量的增加也直接影响到汽车的燃油经济性，其次这些传统协议网络的带宽相对于以太网都非常小，无法满足当今汽车无人驾驶系统对带宽的需求。
TSN技术将为当今的汽车行业带来革命性的技术进步——将原本非以太网且互不兼容的车内总线协议替换成基于TSN的标准以太网协议。以太网的标准化特性使得从车内各传感器之间到云端服务器可以实现互联互通，同时只需要物理上部署一套网络，既节约了线缆的成本也减轻了汽车的重量，TSN可以为车内控制系统提供低延时、低抖动、高带宽的网络传输，相信在不久的将来TSN会在汽车行业和无人驾驶领域有广泛的部署和应用。
摘自《自动化博览》2020年5月刊
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