tsn что это такое
TSN – будущее промышленных сетей
Тренд: переход на цифровые технологии
На сегодняшний день сложно представить современное производство, на котором не используется оцифровка всех данных с аналоговых датчиков и передача их в систему управления на верхний уровень. Такой подход получил название «Индустрия 4.0» или «Промышленный Интернет вещей» (IIoT). Продолжая развитие этого подхода, организации, которые занимаются развитием сетевых технологий и стандартов в этой области пришли к выводу, что огромное разнообразие протоколов и закрытых стандартов тормозит развитие и усложняет процесс внедрения решений по автоматизации. Также появляются новые требования к получению данных в реальном времени.
Переход к IIoT и Промышленности 4.0
Пирамида автоматизации
В текущей модели процессы промышленной автоматизации образуют пирамиду, в которой отдельные специализированные протоколы решают конкретные задачи на разных уровнях. Однако эта модель порождает ряд проблем инфраструктуры для современных промышленных сетей. Устройства в сети говорят на разных «языках», что затрудняет связь в реальном времени.
Автономная пирамида
С появлением чувствительных ко времени сетей (TSN) стандартные сети Ethernet смогут предоставлять детерминированные услуги и объединять «островки автоматизации», которые ранее были изолированы друг от друга многочисленными «проприетарными» протоколами.
Что такое TSN?
Time Sensitive Networks (TSN) представляет собой набор стандартов, которые обеспечивают обмен стандартизированными сообщениями в обычных сетях Ethernet. По определению Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), TSN представляет собой форму управления сетевым трафиком, которая обеспечивает строго определенное время задержек при передаче. Следовательно, все устройства в сети TSN должны быть синхронизированы друг с другом от единого эталона времени для поддержания связи в реальном времени.
4 основных принципа сетей TSN
Синхронизация времени 802.1AS
Как следует из названия, все устройства в сети должны быть синхронизированы от общего эталона времени и образовывать единую и функционально совместимую инфраструктуру, которая составляет основу всей ее работы.
Фиксированная низкая задержка
Сети TSN обеспечивают гарантированную и своевременную доставку чувствительного к задержкам трафика.
Для реализации и поддержки всех аспектов детерминированной сетевой среды был определен набор компонентов для обеспечения оптимальной надежности и безопасности.
Когда сеть и приложения становятся более конвергентными и более масштабными, требуются дополнительные инструменты для обеспечения лучшей управляемости и видимости.
Часто задаваемые вопросы по TSN
Подходят ли обычные Ethernet коммутаторы для TSN или потребуются ли специальные коммутаторы?
Нужны специализированные коммутаторы, которые поддерживают технологии TSN на аппаратном уровне. Если в коммутаторе уже установлено железо, которое соответствует требованиям TSN, то теоретически можно обновить прошивку для поддержки TSN. В будущем все новые модели коммутаторов MOXA будут выходить с поддержкой TSN.
Какие кабели нужны для сетей TSN?
Прокладывать специальные кабели не требуется, подойдут стандартные кабели “витая пара”.
MOXA принимает участие в исследованиях и разработке TSN совместно с партнерами
Moxa является одним из первых членов консорциума OPC Foundation, и продолжает поддерживать инициативу по расширению OPC UA и технологии TSN. Организация OPC UA Foundation занимается развитием всех аспектов экосистемы OPC UA TSN, от полевых устройств до облачных технологий, что позволит создать действительно унифицированную сетевую инфраструктуру для задач автоматизации.
Совместные испытательные стенды
Компания MOXA стремится к созданию инновационных технологий и решений в области промышленной связи, и сотрудничает с другими лидерами отрасли для тщательной проверки функциональной совместимости своих TSN решений с оборудованием различных поставщиков, а также для обеспечения стабильности и надежности разрабатываемых решений перед выходом на рынок.
Ответственный подход MOXA
Компания MOXA всегда с энтузиазмом относилась к созданию инновационных технологий и решений в области промышленной связи. Ради развития технологии TSN, компания Moxa присоединилась к участию в четырех наиболее значимых в мире испытательных стендах TSN, чтобы обеспечить стабильность и надежность своих решений перед выходом на рынок. Moxa является одним из первых членов консорциума OPC Foundation, и продолжает поддерживать инициативу по расширению OPC UA, включая TSN, до полевого уровня.
Компания Moxa постоянно участвует в развитии технологий TSN, прокладывая путь к IIoT/Industry 4.0 с унифицированной, открытой, стандартной инфраструктурой Ethernet для наших клиентов.
TSN: все ближе к Интернету вещей
В мире уже насчитываются миллиарды подключенных устройств и систем, взаимодействующих между собой в рамках современного «готового к Интернету» ландшафта. Они варьируются от промышленных роботизированных систем до регулирования освещения улиц и взимания платы за проезд в рамках городской инфраструктуры, а также компонентов обслуживания жизнедеятельности, в том числе различных детекторов дыма, автоматизированных дверных замков, HVAC-систем (отвечают за отопление, вентиляцию и кондиционирование) и т. д.
В процессе того, как мы вступаем в эру, когда наша личная, профессиональная и производственная жизнь начинает автоматически переплетаться и взаимодействовать, необходимость появления общего языка между всеми этими технологиями становится не просто приоритетным направлением развития, а реальной необходимостью.
Если ограничиться только нуждами AV-индустрии, то за несколько десятков последних лет мы могли наблюдать несколько принятых, одобренных и активно используемых нашим рынком медиаориентированных протоколов (в первую очередь — AVB, CobraNet и Dante). Опираясь на два основных фактора (технологической инновационности и современных ожиданий подключаемых пользователей), на данный момент на профессиональном AV-рынке найдутся те, которые уже сейчас воспринимают AVB как начальную фазу меняющей правила игры сетевой революции, такой как Time Sensitive Networking (TSN) для Интернета вещей (от английского Internet of Things, IoT).
Представляем вашему вниманию мнение Грэма Харрисона (Graeme Harrison), исполнительного вице-президента компании Biamp Systems, по этому весьма щекотливому для профессионального AV-рынка вопросу.
TSN и новые возможности для аудио/видео
Институт инженеров по электротехнике и электронике (от английского The Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) создал Ethernet-ориентированную исследовательскую группу для спецификации адресной потоковой передачи профессиональных AV-сервисов, метко назвав ее AVB Task Group. В конце 2012 года она была переименована в Time Sensitive Networking (TSN) Task Group. Это новое название стало более точно отражать значительно расширившуюся за прошедшие со времени основания годы сферу фокуса внимания исследовательской группы.
Как раз в это время к работе группы подключилась четвертая индустрия — производственного контроля — к изначальной профессионального аудио/видео, а также бытовой электроники и автомобильной промышленности. После того, как стало понятно, что большинство AVB-приложений вышли за рамки традиционного AV-использования (к примеру, доставка синхронизированных данных и чувствительных ко времени запросов), IEEE переименовало AVB-протокол в TSN. Эти обновления имени протокола и названия целевой группы лучше раскрывают истинный потенциал возможностей TSN для всех вовлеченных в процесс индустрий.
TSN также отражает веру продвинутых философов в рамках AV-индустрии, что открытый стандарт — связанный сертификатами совместимости от третьей стороны — станет наиболее перспективным инструментом для создания долгосрочного, универсального языка, который сможет использовать ожидания от IoT, имеющие прямое влияние как на удовлетворение нужд клиентов, так и на требования развития ИТ-инфраструктур.
В большинстве случаев рассматриваемый как «IoT-протокол передачи чувствительных ко времени данных», TSN открывает возможность для профессиональной AV-индустрии принять незамедлительное участие в этой важной революции, попутно открывая новые возможности, такие, как полное приобщение к механизму умного дома. Кроме того, когда мы имеем дело с требованиями и потребностями ИТ-отдела, то использование ИТ-ориентированного стандарта является наиболее привлекательным.
К примеру, такого, как Энергоэффективный или «Зеленый» Ethernet (Energy Efficient Ethernet, который описывает стандарт IEEE 802.3az), ставшего критически важным элементом в проектировании «зеленых» зданий за счет экономии сотен миллионов долларов в год на энергозатратах только на территории США. Если посмотреть на ситуацию более широким взглядом, то, согласно прогнозам, TSN обещает стать фундаментальной конструкцией любой основанной на сети системы, удовлетворяющей работе с любыми медиаформатами — включая аудио, видео, а также необходимость передачи управляющих сигналов датчиков детерминированным, синхронизированным способом.
Ключевые игроки и продукты
С такими компаниями, как Intel, Cisco, General Electric и National Instruments, активно продвигающими TSN вперед, вероятность появления протокола для широкомасштабного внедрения кажется более чем однозначной, нежели когда-либо. С каждым днем все больше и больше глобальные компании понимают, что открытый характер TSN и отсутствие платы за лицензию поможет широкому распространению сетевых приложений и решений с невероятной ценовой эффективностью. Так, к примеру, компания Cisco провозгласила, что 50 миллиардов устройств станут онлайн в течение ближайших пяти лет, а в компании Siemens пошли еще дальше, заявив, что потенциал у «умных устройств» (или смарт-устройств — от английского «smart devices») достаточен, чтобы привести к четвертой промышленной революции.
Для оказания непосредственного эффекта от IoT на AV-индустрию на данный момент существует острая необходимость в TSN-свитчерах. Усилия больших игроков, таких как корпорация Cisco, уже направлено в сторону нового оборудования, что является позитивным с той точки зрения, что необходимые свитчеры могут быть получены рынком в ближайшее время. Вторым ключевым фактором станет необходимость в TSN-адаптерах для небольших конечных точек — это выведет на AV-рынок бюджетные конечные устройства быстрее, чем когда либо. AV-индустрия также с большой вероятностью может рассчитывать на появление новых технологий на базе данного протокола, которые принесут с собой ощутимые преимущества, такие как большое число каналов и снижение латентности на всех участках коммуникационной системы.
IoT для Pro AV и интеграторов
Поскольку различные системы и технологии продолжают миграцию на ИТ-архитектуру, открытый стандарт позволяет различным производителям строить и соединять свои продукты, создавая совершенно новое пространство для нашей индустрии. Инсталляция современных конференц-систем на основе аудио/видео-технологий зачастую нуждается в охвате всех кампусов или многоэтажных объектов, в то же время такие технологии, как комнатные датчики или сенсоры окружающей среды, в ближайшем будущем будут собирать информацию о температуре и других характеристиках окружающей среды и предупреждать пользователей с помощью публичных систем оповещения или через их личные устройства.
В любом применении от устройств, систем и просто компонентов решения будет требоваться определенная форма чувствительных к времени сетевых возможностей, чтобы гарантировать то, что данные отправлены в нужное место, в правильное время и без ощутимой задержки. Для потребителей же эта новая модель даст грандиозный прирост эффективности использования, оптимизирует управление и простоту контроля, а также приведет к значительному сокращению расходов, урезав значительное количество различных систем, необходимых для создания более универсальной сетевой инсталляции.
Какой же ключевой вывод из вышеизложенного можно сделать для AV-сообщества? Начните принимать во внимание решения, которые выходят за традиционные рамки применения в нашей индустрии, будьте в курсе изменений, происходящих на других рынках, и будьте открыты для включения в ваши проекты новых инновационных решений, которые тесно слиты с ИТ-инфраструктурой. Профессиональный AV-рынок сейчас находится на пороге чего-то очень интересного, и у нас всех есть возможность принять участие в этих изменениях, которые значительно обогатят наши возможности по проектированию и поставке медиарешений на многие годы вперед.
Решение проблем измерения и управления с помощью TSN
Как считают аналитики, если 50 млрд устройств будет подключено к сетям уже в 2020 г., то на индустриальный сектор будет приходиться почти половина из них. Инженеры и ученые должны обращать особое внимание на внедрение промышленного «Интернета вещей» (Industrial Internet of Things, IIoT) на производствах, нефтеперерабатывающих заводах, в испытательных лабораториях, электрических сетях и городской инфраструктуре. При этом они могут рассчитывать на получение трех основных преимуществ:
Рассмотрим эти преимущества подробнее.
Сегодня время функционирования наиболее важных объектов часто зависит от их ручного контроля, причем сразу несколькими экспертами по конкретному оборудованию или машине. К сожалению, таких экспертов становится все труднее и труднее найти, а ручной мониторинг не масштабируется по всему парку активов. По имеющимся оценкам, сегодня анализируется только 5% собранных данных. Технологии IIoT помогают выявить возможности использования аналитики и машинного обучения для того, чтобы прогнозировать оставшийся срок службы конкретного производственного актива и планировать его техническое обслуживание задолго до дорогостоящего сбоя в работе.
Второе преимущество IIoT — это увеличение и оптимизация производительности. «Умные» машины, развернутые на производственных линиях или в удаленных зонах, т. е. в «полевых» условиях, должны иметь возможность настраивать такие параметры, как температура или пропускная способность (количество материала, пропускаемого через систему или установку), в зависимости от информации, которую они получают от других машин с верхних уровней иерархии. Наилучший способ повысить производительность таких систем — это полная автономия со стороны машины или производственного актива. Если машины могут учиться — либо перенимая опыт от других машин, либо с помощью собственной практики, — они затем смогут настраивать свои параметры управления и лучше адаптироваться к окружению.
Наконец, третьим преимуществом IIoT является улучшение конструкции и упрощение производства изделий. Это иногда называют «IIoT for R&D» (промышленный «Интернет вещей» для НИОКР). Реальные данные, такие как сведения об использовании, возвращаются непосредственно в оборудование для улучшения следующего поколения продуктов. Однако для того, чтобы получить ценную информацию, нужно не только собирать данные, но и управлять ими. Например, компания Jaguar Land Rover имеет сотни инженеров, которые в совокупности генерируют более 500 Гб т. н. данных временного ряда в день. Раньше компания анализировала только 10% таких данных, но после внедрения IIoT-решения охват увеличился до 95%. Теперь она может решить больше конструктивных проблем в своих изделиях за существенно меньшее время.
Традиционная реализация взаимодействия
Чтобы реализовать преимущества IIoT, разработчики должны освоить и использовать несколько основных технологий. Независимо от того, создаются ли система онлайн-мониторинга (в режиме реального времени), интеллектуальная машина для производства или тестируется физическая электромеханическая система, ключевым моментом является необходимость наличия «умной» периферии. Чем сложнее в итоге получаются системы, тем больше решений нужно принимать в режиме реального времени. Например, возможность получать массивы всех данных в аналоговой форме или сигналы высокого разрешения для структурных испытаний устойчивости лопатки ветровой турбины очень важна для понимания ее реального поведения. В то же время всю эту информацию необходимо обрабатывать для ее ввода в систему управления, которая приводит в действие лопасти турбины, чтобы гарантировать, что испытание проводится в точно определенных условиях. Неудивительно, что эксперты компании IDC, которая занимается изучением мирового рынка информационных технологий и телекоммуникаций, считают, что по меньшей мере 40% всех данных, собранных в рамках IIoT, будет храниться, обрабатываться, анализироваться и использоваться для тех или иных действий непосредственно на уровне сетевой периферии.
Чтобы максимизировать производительность и сократить передачу ненужных данных, необходимо перенести решение к граничным узлам сети, развернутым непосредственно на «вещах» или в непосредственной близости от них. Однако при внедрении таких систем возникают новые проблемы, особенно когда они растут в физических размерах и в количестве датчиков. Продолжая пример со структурными испытаниями: чтобы получить полное представление о том, как будет работать лопасть ветровой турбины в тех или иных условиях, вся конструкция должна быть оснащена датчиками напряжения, давления, нагрузки и крутящего момента. Все эти датчики, как правило, генерируют аналоговые сигналы, а для максимальной информативности этого процесса необходимо проводить измерения с высокими скоростью и разрешением. Для таких крупных приложений, как в приведенном примере, вполне возможно, придется установить по всей системе сотни или даже тысячи датчиков.
Чтобы обеспечить заданные значения для всех исполнительных механизмов, управляющих системой, необходимо не только получить все нужные данные. Для формирования полной и достоверной картины происходящего требуется еще и обрабатывать их в реальном времени.
Таким образом, при попытке разработать такую IIoT-систему возникает сразу несколько проблем:
Эти вопросы становятся все сложнее по мере роста систем, когда добавляются дополнительные возможности для измерения и контроля. Сама по себе синхронизация одной измерительной системы с другой или одной системы управления с другой не является новой задачей. Как правило, этого можно достичь с помощью сигнальных методов, в которых для маршрутизации общей временной базы или сигнала на распределенные узлы используется физическое подключение. К сожалению, такой подход имеет ограничения по расстоянию и масштабируемости, а также влечет высокий риск воздействия шумов и помех на проводное подключение.
Альтернативный подход
Новая технология для решения проблемы синхронизации, выходящая сейчас на рынок, называется time-sensitive networking, или TSN (синхронизируемые по времени сети). TSN — это эволюция стандартного Ethernet, которая по-прежнему предоставляет открытость и совместимость, но добавляет ограничение по задержке и гарантированную пропускную способность, обеспечиваемую жесткой синхронизацией реального времени (рис. 1). В частности, TSN предоставляет три ключевых компонента: синхронизацию по времени, планирование трафика и конфигурацию системы. Возможности синхронизации основаны на профиле протокола IEEE 1588 с точным временем, обеспечивающим уровень микросинхронизации сети, в пределах микросекунды. Кроме того, два других компонента поддерживают детерминированную передачу данных, поэтому пользователи могут планировать и назначать по всей сети приоритеты критически важным по времени данным, таким как, например, сигналы управления.
Рис. 1. Возможности, которые дают синхронизируемые по времени сети
Значимым аспектом TSN является конвергенция критически важного трафика и остального трафика Ethernet (рис. 2). Поскольку TSN имеет все признаки стандарта Ethernet, новые возможности синхронизации времени и детерминированной коммуникации работают в рамках той же сети, что и остальная сетевая коммуникация. Это означает, что один порт в системе измерения или управления может осуществлять детерминированную связь, одновременно обновляя терминалы удаленного пользовательского интерфейса и поддерживая передачу файлов.
TSN — это ключевое усовершенствование для многих индустриальных приложений, таких как управление производственными и технологическими процессами и машинами. В подобных случаях низкая латентность связи и минимальный джиттер имеют решающее значение для удовлетворения требований к управлению с замкнутым циклом регулирования. Синхронизация по времени через Ethernet также минимизирует кабельную разводку, традиционно используемую при мониторинге и тестировании физических систем. В результате получается более простое и экономичное решение без ущерба для общей надежности.
Рис. 2. Важным аспектом синхронизируемых по времени сетей является конвергенция критически важного трафика и текущего трафика Ethernet
Внедрение TSN — это, безусловно, огромный шаг вперед в решении всех проблем, связанных с синхронизацией внутри систем. Еще одна причина, по которой разработчики все чаще склоняются к выбору TSN, — это снижение общей сложности системы при сохранении или повышении ее надежности. В нашем примере структурных испытаний ветровой турбины можно разработать приложение для использования систем измерения и контроля на основе TSN, но при этом все еще существует проблема программирования этих двух одновременно применяемых решений в соответствующих им средах и механизмах сбора данных.
Решение проблемы в будущем
Однако в последние несколько лет наблюдается медленная конвергенция систем измерения, управления и контроля. Новые возможности были добавлены к каждому из этих аспектов, так что все больше измерительных систем может выполнять функции управления, и наоборот. Такое сближение систем измерения и управления будет все в большей степени влиять на приложения IIoT в будущем. Необходимость развертывания обеих систем по отдельности будет исключена. Измерение и управление можно будет выполнить с использованием единой программной инструментальной цепочки, разработанной для получения, обработки, регистрации и соответствующего реагирования на поступающие данные.
Кроме того, наличие отдельных систем измерения и управления делает системы более сложными, поскольку необходимо создать две независимые системы, зачастую применяя разрозненные программные средства. Затем эти системы должны быть объединены, что приводит к дополнительным кабелям и связанным с ними проблемам.
Вместо этого следует рассмотреть возможность создания и использования полностью консолидированной платформы измерения, контроля и управления. Она должна предлагать широкий спектр измерения, точность, масштабируемость канала и обеспечивать синхронизацию ввода/вывода измерительной системы. Также должны быть доступны конфигурируемость и настройка системы управления под конкретные требования и решаемые ею задачи. Используя такую платформу, инженеры-испытатели, менеджеры по техническому обслуживанию и проектировщики машин и оборудования будут иметь в своем распоряжении все необходимые инструменты для того, чтобы в полной мере реализовать преимущества IIoT, одновременно уменьшив стоимость и сложность его развертывания.
СОДЕРЖАНИЕ
История
История ранних веков
Приобретение CTV, расширение
Приобретение Bell, TSN Radio
Утрата национальных прав в НХЛ, расширение в региональную службу
Критики сочли этот шаг Роджерса серьезным ударом по Bell и TSN, продемонстрировав обеспокоенность по поводу того, как сеть могла бы поддерживать себя без того, что считается ключевым свойством в канадском спортивном вещании. Тем не менее, они также признали сохраняющиеся права сети на хоккейные турниры ИИХФ (включая популярные чемпионаты мира по хоккею среди юниоров ), Канадскую футбольную лигу (которая продлила свой контракт с TSN, не допуская сторонних участников торгов в 2013 году, и чей текущий контракт действует до 2018 года), и растущий региональный портфель прав TSN на НХЛ, включая Maple Leafs, который, начиная с того же сезона, будет транслировать 26 игр на TSN за сезон. В серии сообщений в Твиттере Боба Маккензи из TSN он объяснил, что даже с потерей национальных прав в НХЛ цель TSN состояла в том, чтобы оставаться «источником всего хоккея» благодаря своим программам анализа и региональному охвату, и что это не было это первый раз, когда TSN потеряла свои права на кабельное телевидение на НХЛ (потеряв их на некоторое время после запуска в 1998 году CTV Sportsnet ).
7 июня 2018 г. компания TSN объявила, что будет предлагать свои каналы в рамках услуги по подписке под торговой маркой «TSN Direct».
каналы
Текущие каналы TSN и любые программы, уникальные для каждого канала в соответствии с текущими телевизионными расписаниями TSN (с учетом преимущественного права ESPN или TSN из-за прямых трансляций), показаны ниже.
Бывшие каналы
Программирование
Студия программирования
Значительные права на внутреннее вещание
Хоккей
TSN продолжает заключать четыре региональных договора о правах на английском языке:
Эти игры подлежат отключению за пределами определенных домашних рынков команд.
Футбол
Баскетбол
TSN разделяет права на Национальную баскетбольную ассоциацию (NBA) и Toronto Raptors с Sportsnet в силу канадских медиа-прав лиги, находящихся под управлением MLSE, владельца Raptors.
TSN чередовал трансляцию финала НБА 2019 года со Sportsnet, в котором Toronto Raptors выиграли свой первый в истории чемпионат НБА. TSN транслировал решающий матч 6, который в среднем посмотрели 7,7 миллиона зрителей, что стало самой популярной телетрансляцией НБА в истории Канады.
Футбольный
В 2017 году TSN продлила на 5 лет свои права на трансляцию в Высшей футбольной лиге.
Другой
Значительные права на международное вещание
Наряду с освещением событий в Канаде, TSN также транслирует международные спортивные мероприятия (в основном американские), часто одновременно транслируемые другими вещательными компаниями.
TSN совместно со Sportsnet владела канадскими правами на участие в Премьер-лиге до истечения срока действия контракта после сезона 2018–19.
В сезоне 2014–2015 гг. TSN начала транслировать пакет хоккейных игр колледжей I дивизиона NCAA, включая игры регулярного сезона (в основном, трансляции из региональных спортивных сетей ), а также турнир NCAA и Frozen Four (права которых принадлежат ESPN).
1 февраля 2011 года TSN объявили, что они приобрели права на Тур де Франс в рамках «многолетней» сделки, которая в конечном итоге продлилась три года; права были приобретены Sportsnet в 2014 году.