概述
随着生产过程数字化程度的不断提高，要求工业通信越来越具有开放性、稳健性、确定性和灵活性。只有通信和响应极其敏捷的产线才能确保快速可靠地生产个性化产品，同时满足严格的交付计划。
与工业控制系统把实时通信放在首位不同， IT 系统则把对数据的开放访问看得更重，这也是企业分开运营这两种网络的原因。面对日益增长的数字化，这种分离现在必须由开放的、可实现灵活和确定性生产的端到端网络所取代。TSN （Time Sensitive Networking，时间敏感网络）是在 IEEE 802.1 框架范围内创建的标准技术基础，以保证服务质量（QoS）和以太网日益增长的需求。TSN 包含多个独立的标准，这些标准属于OSI 通信的第 2 层。这意味着使用 TSN，用户接口将保持不变。
TSN 为工业生产提供了决定性优势，包括预留带宽、服务质量（QoS）机制、低传输延迟和多协议（包括实时协议）的并行传输。
测试床
LNI4.0（Labs Network Industrie 4.0，工业4.0网络实验室）建设了TSN测试床正在对TSN进行测试。LNI4.0 连接了遍及德国的测试环境和装置，以推进工业 4.0 的发展。LNI4.0正在尽其所能的测试来自不同供应商 TSN 产品的互操作性，并依托其测试床研究评估 TSN 在M2M 通信和机械网络连接至云端方面的潜力。所获得的知识将根据需要提供给标准化委员会，以用于未来开发。
有关 TSN 的常见问题
未来TSN会替代PROFINET吗？
独自的TSN的永远不会取代PROFINET，因为TSN其本质是通信协议可以基于其运行的一些基础技术。
PI (PROFINET international）已经在RT和IRT之外，着手将PROFINET应用于基于TSN的网络。
PROFINET规范2.4版本已经完成，所有PI成员都可以在PI网站下载。该规范首次在PROFINET标准中包含时间敏感网络(TSN)功能。当然，规范2.4版本还包含了独立于TSN的PROFINET的所有细节——与往常一样，PROFINET将与所有以前的版本完全兼容。
从PROFINET应用现场以及其它相关标准活动中获得的经验，将会逐步编入到IEC/IEEE 60802 中。
TSN使得2层的实时机制标准化，在当前基于以太网的现场总线系统（如PROFINET IRT）中，这通常是由特殊的硬件解决的。未来基于TSN运行的协议可以运行在符合IEEE标准的硬件之上，甚至是等时实时应用。据此，PROFINET基于TSN可以在标准硬件上提供了PROFINET IRT的那些已知优势（时间精度、抖动、带宽预留、诊断等 ）。
当然，RT和IRT仍将保持作为PROFINET规范的一部分，并将从PROFINET的创新中继续获益。
另外，PROFINET基于TSN不只适用IRT的应用（如等时运动控制应用），也适用于RT所解决的应用。
融合对于 TSN 意味着什么？
在“融合网络”中，不同应用的数据可同时通过一根电缆传输。
这样，OPC UA基于 TSN 传输的实时数据、基于 MQTT 的云数据、视频数据和其它工业实时协议数据（如：基于 TSN 的 PROFINET）可以并行传输。
与当前的以太网相比，具有 TSN 的以太网有哪些优势？
简单说来，具有 TSN 的以太网在现有以太网之上补充了保证服务质量（QoS）方面的机制，包括带宽预留、同步、低延迟、甚至无缝冗余。
上层应用在网络上标识它的通信需求，由网络来保证所请求的 QoS。各种连接以流的方式运行，流所享有的带宽保护由以太网交换机内存中的资源分配实现。基本上，每种流均可实时运行。由于这些流的内部封装，TSN 可以在单个网络中同时运行多个实时协议（网络融合）。这与当今基于以太网的实时协议有着根本的不同，后者网络中仅允许一种实时协议。
TSN 是否需要特殊的以太网处理器，或者当前标准以太网组件也可运行？
TSN 需要“支持 TSN”的硬件模块；当前安装的以太网模块通常无法通过软件扩展到TSN。
然而，可以预见的是，“标准以太网模块”在未来将成为支持 TSN 的以太网模块。所有主要的模块制造商已经开始开发，或者至少已宣布他们将开发具有 TSN 机制的硬件模块。对于设备制造商而言，这为设备的各种硬件设计提供了许多可能性。
将来是否需要 OPC UA 和 PROFINET？
是，OPC UA 和 PROFINET 是在 ISO-OSI 模型第 5 层至第 7 层中使用的协议。OPC UA 和 PROFINET 均将在第 2 层使用 TSN 作为基础技术。OPC UA 在垂直通信和机械的控制层联网方面具有优势， 而PROFINET 则满足现场层的所有要求。
- 控制层及以上= OPC UA
- 现场层= PROFINET
新 TSN 标准 IEC/IEEE 60802 TSN IA 是什么？
即将发布的 IEC/IEEE 60802 标准是 IEC SC65C/MT9 和 IEEE 802 的合作项目，在该项目中来自标准以太网和基于其上的应用协议专家紧密合作。该标准将专门为工业自动化定义一个TSN 规范，包括功能、以及相关协议配置模型以及可能的选项。这是实现网络融合的唯一方法，即，不同的协议使用相同网络。
未来，建立 TSN 网络的所有组件均须按照IEC/IEEE 60802 （TSN-IA）进行标准化。该规范基于相应的用例，第一个正式版本预计在 2022 年发布。
TSN 赋能 PROFINET 和 OPC UA
TSN对现有IEEE 标准的影响仅限于 OSI 通信第 2层。TSN 不是通信协议；而是一项基本技术。在未来几年里，这项技术将成为 PROFINET和 OPC UA 发展的“加速器”。
PROFINET基于TSN --- 现场层通信
工业以太网标准 PROFINET 在现场层已经安装超过2000 多万个节点。为了让 PROFINET 用户未来能够在现场层从 TSN 中获益，PROFIBUS 和 PROFINET 国际（PI）已制定了基于 TSN 的 PROFINET 规范。由于 OSI 第 7 层即 PROFINET 应用层是保留的，因此非常易于继续使用现有项目和程序。
PROFINET base on TSN 的优势
- 提高处理高网络负载的稳健性
- 标准硬件组件-包括同步应用
- 轻松、经济、高效地实现 PROFINET设备
- 有/无同步模式的技术：拓扑中无“孤岛”
- 兼容性，得益于 PROFINET 应用中 OSI 第 7 层的保留
- 未来的即插即用网络：简单（重新）配置，即使在持续运行期间也可实现。
- 可扩展带宽（100/1000 Mbit/s）
OPC UA基于TSN --- 控制层和操作层通信
开放、独立于供应商、独立于平台的以太网标准 OPC UA 在从控制层往上具有其优势。对于控制层和操作层中时间要求严格的应用，西门子依托OPC UA PubSub和TSN，在跨越所有组件和系统的标准化网络中，实现机器与机器之间、机器与 MES 和 ERP 层之间快速、安全和可靠通信。
OPC UA base on TSN 的优势
- 最大开放性：独立于供应商的通信
- 多个协议并行传输（包括实时能力）
- 提高服务质量（QoS）
- 强大的机器通信：控制层和操作层的高性能通信
- 动态、ad-hoc通信连接的潜力
- 得益于 100/1000/10000 Mbit/s 的可扩展带宽，可传输大量数据
