由于这种限制，客户要么通过一家厂商购买所有工业设备 （即使性能或成本效益不佳），要么克服集成多家厂商的设备并在各种工业以太网协议之间实现协议转换网关的巨大挑战。多年以来，这两种选择都导致了不必要的支出，并限制了工厂车间的创新，从而导致工业自动化架构的分层、专用和不灵活等问题。

但是，随着 IIoT 和工业 4.0 的出现，这种结构正在发生巨大变化。完全自动化需求和制造中的更多洞察正推动工业自动化架构实现更高的互操作性、灵活性和无缝性。在这些日益融合的架构中，实时连接对于执行关键流程以及从机器收集和分析数据至关重要。TSN 提供的实时连接功能可以匹配或超过当前的工业以太网协议，但具有 IEEE 标准的更高灵活性。因此，与企业界类似，TSN 以太网可以成为连接不同厂商工业设备的通用通信协议，同时满足工业应用的挑战性要求。

• TSN 保证了不同厂商的器件在网络级别的兼容性。这为客户提供了用于其系统的更多器件选择，从而避免了厂商限制并实现了跨系统连接。

• 作为以太网标准家族的一员，TSN 自然可以随以太网扩展，这意味着该技术不会受到带宽或其他性能标准方面的限制。新节点可以轻松添加到网络并通过标准协议发现。

• TSN 可用于机器之间以及机器到企业系统的通信。在不对非关键网络基础设施进行任何修改的情况下，可实现基于 TSN 的关键任务系统与基于以太网的现有非关键系统之间的通信。

• 不同类别的流量可在网络上共存，较低优先级的流量不会影响较高关键级的流量。TSN 支持关键消息与所有其他以太网流量通过同一条通信线路发送，而不会造成干扰或延迟。

• 通过使用 TSN，即使是最具挑战性的运动控制和安全应用也可融合在以太网上。即使在繁重的流量负载下，端到端延迟也可得到有效控制，标准机制可用于加速消息传输以实现高速通信。

• 融合可帮助用户更轻松地访问工业系统的数据。更多系统共享同一网络帮助简化了从不同来源收集数据的任务。工业系统的数据可以通过标准以太网发送到企业系统，而无需网关。

• 新数据流可添加到网络，不会产生干扰现有流量的风险，也无需重新配置整个网络。

• 高层协议可与 TSN 结合使用，因为该技术完全在数据链路层（OSI 模型层 2）实现。这些协议包括开放和标准开放平台通信统一架构（OPC UA）协议等。

由于其广泛的应用范围和丰富功能，TSN 的优势可在基于 SoC FPGA 的器件中得到充分展现，其优势包括：

• 可重编程性：基于 FPGA 的设计允许工业设备制造商支持 TSN 标准以及传统的工业以太网协议。在应对不断变化的工作负载和不断演变的标准方面，重新编程器件的能力是关键因素。此可重新编程特性可帮助您提高效率并扩展器件功能，堪称产品创新的关键。

• 工作负载整合和加速：网络流量的增长正带来数据传输、管理、定时和扩展方面的挑战。边缘的工作负载整合对工业 4.0 工厂至关重要。FPGA 是以太网协议加速的基础。通过卸载工作负载，加速协议连接和数据交换，FPGA 可帮助实现更高的性能。

• I/O 灵活性：FPGA 允许在一个器件上实现 TSN 以及其他工业以太网协议。>

• 功能安全性：由于 TSN 连接了以前未连接的关键系统，因此还应考虑功能安全性。英特尔 FPGA、工具和 IP 已通过 IEC61508 安全标准认证。安全解决方案，如安全启动、在网络上进行器件身份验证、用于数据交换的安全通信通道。

TTTech 参与撰写的最新英特尔白皮书《时间敏感型网络：从理论到工业自动化实施》介绍了 TSN 技术的特性和优势，并展示了如何使用 FPGA 定制和可配置性为您的应用开发优化的 TSN 器件和系统。

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