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無(wú)線(xiàn)技術(shù)來(lái)了！TSN來(lái)了！5G也來(lái)了！

未來(lái)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)正在打開(kāi)“新世界”的大門(mén)

世界在變，科技在進(jìn)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(lái)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，CC-Link協(xié)會(huì)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(wú)線(xiàn)技術(shù)方面更深層次的探索與開(kāi)發(fā)，聽(tīng)說(shuō)已“悄咪咪”的成立了研究小組。

事實(shí)上，早在去年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，CC-Link協(xié)會(huì)便攜手NEC（日本電氣）展示了首款無(wú)線(xiàn)技術(shù)解決方案。該方案由插入服務(wù)器擴(kuò)展槽的ExpEther板和擴(kuò)展單元組成，可以連接相隔很遠(yuǎn)的多臺(tái)服務(wù)器的計(jì)算機(jī)資源。這是一項(xiàng)支持?jǐn)U展的技術(shù)，即使使用一般的通用以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備或無(wú)線(xiàn)LAN設(shè)備，它也具有可在不丟失數(shù)據(jù)的情況下實(shí)現(xiàn)高可靠性通信的功能。

CC-Link協(xié)會(huì)將 “ExpEther”特點(diǎn)與“CC-Link IE TSN”特點(diǎn)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)在無(wú)線(xiàn)通信下，也可確保時(shí)間同步、高可靠性的數(shù)據(jù)通信。

TSN適合智能制造下更復(fù)雜的工業(yè)場(chǎng)景

那么話(huà)說(shuō)回來(lái)，相比傳統(tǒng)有線(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、5G他TSN高級(jí)在哪？我來(lái)跟你講清楚。

比如，在工業(yè)環(huán)境下，未來(lái)工業(yè)的發(fā)展肯定是需要進(jìn)一步提高制造業(yè)智能化生產(chǎn)水平、增強(qiáng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(lái)新的挑戰(zhàn)。

相比有線(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)，工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)提供了靈活的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的配置方案，增強(qiáng)了工業(yè)生產(chǎn)的安全性，保障了人身財(cái)產(chǎn)安全，其目前已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。

不過(guò)，當(dāng)下絕大多數(shù)工業(yè)場(chǎng)景使用的依然是基于IEEE802.11b/g/a/h的無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)，各種弊端顯而易見(jiàn)。盡管各廠家均使用了自己獨(dú)特的方法來(lái)規(guī)避這些缺陷，但是并沒(méi)有從根本上解決數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)膯?wèn)題。

隨著工業(yè)應(yīng)用對(duì)工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)需求的增加，業(yè)界也制定了多種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)工業(yè)環(huán)境下數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性保證，CC-Link IE和CC-Link IE TSN等具有無(wú)線(xiàn)應(yīng)用能力的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)將在實(shí)踐中將得到更廣泛的應(yīng)用。

相對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)，TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）是擴(kuò)展基于IEEE 802.1標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，能夠完美實(shí)現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的互聯(lián)互通和實(shí)時(shí)通信，并支持無(wú)線(xiàn)傳輸。

在實(shí)際應(yīng)用中，有線(xiàn)TSN應(yīng)該往往需要與無(wú)線(xiàn)TSN進(jìn)行無(wú)線(xiàn)整合。在TSN網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下，需要進(jìn)一步完善TSN無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，改進(jìn)相關(guān)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，使得工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用到更多更復(fù)雜的場(chǎng)景中。

5G將與TSN擦出怎么的火花？

當(dāng)前，市面上現(xiàn)有的一些工業(yè)無(wú)線(xiàn)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(xiàn)通信相比，反而更易受到干擾。而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的情況尤其嚴(yán)重，多種類(lèi)型的電磁信號(hào)、障礙物、以及信號(hào)源之間的相互干擾，都會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟淮_定性，同時(shí)，也很難保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳送。

為了滿(mǎn)足工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性和可靠性要求，目前工業(yè)界主要是在保證高精度時(shí)間同步的前提下，使用多種調(diào)度算法來(lái)有效地分配無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)隙和信道。利用相應(yīng)的調(diào)度策略，基于鏈路質(zhì)量和性能反饋進(jìn)行預(yù)測(cè)從而分配網(wǎng)絡(luò)資源，有效應(yīng)對(duì)了網(wǎng)絡(luò)的干擾，提升控制系統(tǒng)性能。

此外，除了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)，目前工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)解決方案也可以通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，即我們所熟知的手機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)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(jì)，它在保證大容量移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)上，并不能實(shí)現(xiàn)超低延時(shí)通信，因此無(wú)法保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在鏈路上進(jìn)行精確傳輸，這一先天缺陷使得移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用受到了諸多限制。

伴隨著5G時(shí)代的來(lái)臨，5G的低延時(shí)特性使得移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能，因此，未來(lái)的工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可能將不再局限于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的簡(jiǎn)單應(yīng)用，而向移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邁進(jìn)，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(dòng)網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制得以實(shí)現(xiàn)。屆時(shí)，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(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)起我們工作、學(xué)習(xí)、生活和醫(yī)療的方方面面，實(shí)現(xiàn)智能城市和智能社會(huì)。

在這場(chǎng)信息化的革命中，CC-Link IE TSN也會(huì)在實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)解決方案的基礎(chǔ)上，繼續(xù)向5G邁進(jìn)，并為未來(lái)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(shí)代，同時(shí)，5G的時(shí)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(lái)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(lái)的幾篇文章中，我們將詳細(xì)講講5G和TSN的細(xì)節(jié)，并一起展望這二者相結(jié)合的未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。