最近与很多朋友谈到OPC UA TSN，大家都还挺感兴趣，因此借着要为会议写一份Q&A机会把思路整理，也与大家分享，另外也是公众号有快一个月没有内容了，实在是觉得需要贡献。

1.TSN技术是怎么发展而来？

TSN-Time Sensitive Network,很有意思的是，TSN最初源于音/视频通信，即在剧院的音视频方面的信号传输，就像世界杯会有非常多的摄像机位，高清视频与音频需要同步，并容量较大。后来汽车行业将其应用于未来的辅助驾驶（ADAS），开发了IEEE802.1AVB(Audio/Video Bridge)，在2012年IEEE成立了IEEE802.1TSN工作组，拟将其应用于工业实时通信，以解决目前标准以太网无法提供实时数据传输问题，以及在同一通道中传输不同类型数据（周期性与非周期性数据）。

2.OPCUA TSN属于谁家？

OPC UA TSN严格意义是“标准与规范”，实现的硬件软件根据不同厂商自己定义，例如OPCUA是跨平台的在Windows,Linux,VxWorks等不同操作系统均可实现，而TSN可以采用不同家公司的处理器Intel、XINLINX、TI、ADI等均提供相应的开发支持服务。

OPC UA由OPC UA基金会运营，它是非盈利组织，而TSN则由AVnu、IIC、OPC UA基金会成立的非盈利组织共同运营，推动此项技术的发展，因此，OPC UA TSN技术不属于私有技术，任何加入OPC UA基金会的公司都可分享此项技术。

3.OPC UA TSN会替代现有的总线吗？

就短期而言，尚不会替代目前的POWERLINK、Profinet等现场总线以及基于以太网的实时总线技术，毕竟现存技术的安装节点量非常大，会有一个较长的过程，TSN目前相关的标准在IEEE刚刚完成（IEEE802.1ASrev,IEEE802.1Qbv,IEEE802.1Qbu，有些标准尚未完全制定完成（IEEE902.1Qcc），而且产品方面是测试阶段，按计划2019年初贝加莱会先推出批量化集成TSN的I/O与控制器产品，而OPC UA则在现有的很多主流的控制器中已经部分或完全集成。

但是，OPC UA TSN是工业互联网，协同制造的关键，必须通过此通道才能实现真正的垂直、水平、端到端的集成，因此，它是一个必然的趋势，包括来自IT领域的企业如华为、思科、Intel、XILINX等IT厂商，他们需要推进云、AI技术等在制造业的应用，因此，这个力量会比较强大，而目前主流的自动化厂商ABB及其旗下B&R，也包括其它厂商如SIEMENS、Bosch Rexroth、Rockwell AB等均已经推出进入测试阶段的TSN技术与产品，因此，在可预见的未来，OPC UA TSN将成为一个主流的技术。应该说，TSN技术会较之以往的通信技术发展更快。

技术最主要服务于应用的需要，而工业互联、智能制造的确迫切需要数据的透明互联，这样才能实现柔性制造的协同、大数据分析与优化、人工智能与制造的结合实现全局的优化来挖掘制造中的数据潜力，借用IT技术服务于产业升级。

4.TSN是一项技术吗？

严格来说，TSN是一系列的通信标准与规范，它由精确时钟同步IEEE802.1ASrev、IEEE802.1Qbv基于通道预留的数据流通信、IEEE802.1Qbu+IEEE802.3br基于抢占式MAC的数据、Qcc网络与用户配置、QCB无缝冗余等标准构成。

5.为什么要采用OPC UA TSN？

网络连接包括了互联、互通、语义互操作几个层面的问题，现场总线在上世纪70年代出现，在90年达到高峰，但引发了“总线之争”，各种现场总线的电平、接口、带宽、节点间距等都不一致，无法实现物理的连接，并且延迟大、带宽低，无法满足更大的数据传输与实时响应，因此基于以太网技术的实时通信自2001年出现，实时以太网解决了传统总线的带宽、介质、节点间距、电平等的一致，但不同的应用层仍然需要大量的软件编程、配置、测试等开发，这使得IT与OT协同中，IT访问OT不具有经济性，因此，迫切需要在异构网络中实现语义互操作，即相互识别语义，这需要规与标准的一致性，而OPC UA则解决语义互操作的问题，因此，IIC的IIRA架构、工业4.0组织的RAMI4.0架构均将OPC UA设为实现架构的通信规范与标准。

TSN则是为了解决其中的网络不一致问题，即IT运营如云端应用与服务、MES/ERP等都是采用非周期性数据，其对网络要求是容量大、带宽高、高安全性，而OT则是实时性、稳定性的要求，这导致两种数据无法在同一网络传输，而TSN就通过在MAC上SDN（软件定义网络）思想对在该网段内的实时数据进行预先分配通道、预留通道机制，而其它非周期性数据则按照优先级，这两种模式混合进行的方式来进行数据在同一网络进行传输。

TSN与OPC UA共同完成了对整个网络从底层到应用层的规范与统一，成为未来实现整个工业互联的必然之路。

5．OPC UA最大的作用是什么？

OPC UA不仅实现语义互操作，而且最为重要在于OPC UA提供了信息模型，即，为协同应用提供了一个信息架构，这个架构可以快速的模块化方式获取数据，简单的配置即可实现对数据的整体采集，减少了工程量，包括开发调试方面，而另一方面，不仅有基础信息模型，还提供针对垂直行业的信息模型，如基于OMAC/PackML—针对包装工业的、EUROMAP针对塑料工业、AutomationML针对汽车工业、ISA-针对MES等数据集成的标准与规范，这使得OPC UA成为了各个产业可以语义互操作的关键。

OPC UA也提供面向服务的架构，使得针对网络的开发变得更为简单，对于OPC UA新增的Pub/Sub机制（发布者与订阅者）可以让网络带宽资源消耗更低，而且可以提高网络实时性。

OPC UA不仅是通信规范，也是降低整个工业互联中开发工作量、项目实施的关键规范与标准。

6.OPC UA TSN在全球的状态如何？

目前OPC UA基金会有全球4000多名会议，涉及主流的IT与OT厂商，在中国OPC UA基金会秘书处放在工控网，TSN目前由AVnu组织来运营，TSN目前标准由IEEE在制定，目前在欧洲LNI、美国的IIC、中国的ECC都在建Testbed，企业可以参与并将其开发的测试产品与其它产品进行互操作测试，以确保数据交互的透明。

7.OPC UA TSN开发该怎么进行？

OPC UA有几家SDK的提供商，具体请咨询OPCUA基金会的官网。OPC UA也有开源协议栈open62451--在网上可以下载到免费试用。TSN技术目前由各家公司开发，类似奥地利的TTTech等公司可以提供相应的开发支持服务，Intel、XINLINX、TI、NXP等芯片制造商也提供TSN开发板，具体请咨询这些公司。

8.TSN的性能如何？

目前根据贝加莱开发的TSN技术测试，基于千兆以太网技术，采用全双工模式，最快可以达到10微秒的循环周期，当然这是网络达到的性能，整体的循环周期也由控制器本身的循环周期设定来计算--据2017年SPS展会的TSN演示系统10000个I/O点（200个节点），5个高清摄像头，所有数据刷新为100微秒，相对现有的现场总线，网络节点数增加对性能的影响较小。

来源：微信号 说东道西

作者：宋华振

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