#5G通訊 #工業物聯網IIoT #時間敏感網路TSN #超可靠低延遲通訊uRLLC #開放式無線電接取網路O-RAN
【沒有「時間同步」,何談「關鍵任務」?】
大頻寬、低延遲、大連結 (高容量),是大家都能朗朗上口的三大 5G 賣點;其中,「低延遲」是泛稱工業物聯網 (IIoT) 眾所矚目的關鍵能力,3GPP R16 版本亦提出借助「高精密時鐘」,將 5G 和「時間敏感網路」(TSN) 集成的概念——基於 5G 超可靠低延遲通訊 (uRLLC),滿足 TSN 架構的四大功能需求:時間同步 (Time synchronization)、低時延傳輸、高可靠性和資源管理。
此前,已有採用 IEEE 1588 精確時間協定的「封包網路頻率同步」技術實現 TSN 的權宜之法,但從根本溯源:所指涉的「時間」或「時鐘」,該以什麼為基準?從衛星讀取「原子鐘」絕對是最佳解方!原子鐘乃利用電子轉變能級時所釋出的微波訊號及原子共振頻率標準來計算並保持時間準確,是目前已知最精準的時間測量和頻率標準、也是國際時間和頻率轉換的基準。
有別於 4G 較關注頻率、頻段,5G 更重視時間同步,這對於自駕車、無人機和工業自動化安全等「關鍵任務型」的 IoT 應用至關重要。為此,國際電信聯盟電信標準化部門 (ITU-T) 著手制訂 G.827x 系列標準以滿足對於時間精準度的要求,確保乙太網路系統能對抗變動的傳輸延遲。其中,T-REC-G.8272 明確將「基準主時鐘」(PRTC) 的時間誤差要求分為<100ns (PRTC-A) 及<40ns (PRTC-B) 兩個層級。
O-RAN (開放式無線電接取網路) 旨在終結 4G 封閉式通訊設備時代,這對台廠是好事,有機會複製白牌 (White Box) 伺服器的成功經驗;而 O-RAN 廠商普遍認為企業專網是 5G O-RAN 可優先切入的場域。企業及電信營運商已於 2021 年第一季度陸續進行企業專網的概念驗證 (POC) 測試,以高科技製造業、工業及大型醫療院所最為積極。台灣已開放 4.8~4.9GHz 頻段 (100MHz 頻寬) 作為 5G 專網頻譜,供業界申請場域實驗,可望加速台灣產業升級。
延伸閱讀:
《5G uRLLC 終極依靠:來自衛星原子鐘的「時序模組」》
http://www.compotechasia.com/a/feature/2021/0412/47590.html
#優北羅u-blox #精準度時序模組TimingModule #ZED-F9T-10B #LEA-F9T-10B #RCB-F9T-1時序卡 #ANN-MB1
tsn功能 在 COMPOTECHAsia電子與電腦 - 陸克文化 Facebook 的最佳解答
#工業物聯網IIoT #工業4.0 #智慧製造 #現場匯流排Fieldbus #Modbus #EtherCAT #可程式化邏輯控制器PLC #微控制器MCU #工業資安
【Fieldbus 接軌乙太網:EtherCAT 登峰後,SPE 將一統江湖?】
可程式化邏輯控制器 (PLC) 讓工業控制變得更加自動化,帶動分佈式控制系統 (DCS) 控制器等其他類型的專用控制器發展,並催生工業網路的出現。早期的工業網路都是專有的,把持在某些 PLC 大 廠手中、須經授權才能使用,後為便於互通,才創建由第三方貿易組織管理的新網路——RS-485 現場匯流排 (Fieldbus),乃許多工業用通訊協定的總稱,任何公司都可購買這些網路協定的規範並為其開發產品。
簡言之,工業乙太網是由傳輸媒體轉換器模組、集線器、交換機和路由器等組成,使用乙太網協定做即時控制,EtherNet/IP、PROFINET、EtherCAT、Modbus TCP/IP、POWERLINK 是現今五大主流協定;但嚴格來說,只有 EtherNet/IP 和 Modbus-TCP 符合 IEEE802.3U,是真正的乙太網。特別一提的是,於 2003 年發跡的 EtherCAT 有後來居上之姿,已然在工業乙太網取得壓倒性優勢。最初,「缺乏功能性安全協定實現」曾是 EtherCAT 為人詬病的軟肋;但就在最近,這樣的景況有了轉機:首款由半導體製造商支援 EtherCAT 功能安全性的軟體已問市!
然而,不管是 EtherCAT、EtherNet 或 PROFINET 皆須大量設備擷取資料,而一個設備可能有數十個感測器,執行上並不容易——雖然 EtherCAT 在歐洲、美國和中國行之有年,但因須有專門的網路設備、成本高,且許多既有產線皆採用 Modbus 採集資料,若要大幅改弦更張須暫時停機、導致成本增加;為此,中央大學資訊工程系開發「高速 Modbus 感測器介面硬體電路」可同時滿足大封包數據的「感測+傳輸」需求。
Modbus 擁先佔優勢,成創新方案元素。雲林科技大學電機工程系則利用 Modbus 主從架構擷取多個電表資訊,利用 Modbus 單播+Zigbee 廣播開發監控平台,在 PC 端設置協調器 (Coordinator) 監控工廠內多個電表的用電狀況 (後因 Zigbee 聲勢漸消而改採 LoRa)。中正大學電機工程系亦看好 LoRa 的應用,用以改善一公里X一公里的大範圍雙向通訊,即時報警。解決了現場數據匯流,如何有效率地將這些數據上傳雲端又是一項課題。
德國連接器大廠看好單對乙太網 (SPE) 將成為建構雙向工業物聯網 (IIoT) 的理想工具,是連接現場和雲端之最快、最簡單、最具成本效益的方法。它與當下 EtherNet/IP、Profinet 和 EtherCAT 等乙太網網路協定相容,且得益於「時間敏感網路」(TSN) 技術,讓一度背負「不可靠之即時工業通訊」污名的乙太網能借助 SPE 實現關鍵任務,作為傳統兩對/四對乙太網的補充技術;更實惠的是,SPE 能同時傳送功率和數據,無需再為低功率智能感測器/致動器單獨供電。
延伸閱讀:
《EtherCAT 傲立工業乙太網,SPE 將隨後終結 RS-485?》
http://www.compotechasia.com/a/feature/2020/1012/46008.html
#倍福自動化Beckhoff #瑞薩電子Renesas #中央大學資訊工程系 #高速Modbus感測器介面硬體電路 #微芯科技Microchip #dsPIC33F #中正大學電機工程系 #浩亭Harting #趨勢科技TrendMicro
tsn功能 在 COMPOTECHAsia電子與電腦 - 陸克文化 Facebook 的最佳貼文
#物聯網IoT #工業4.0 #智慧工廠 #工業乙太網 #EtherCAT #時間敏感網路TSN
【工業乙太網衍生標準多,如何相容且可靠?】
在許多工廠自動化應用中,乙太網因具有更高的頻寬和與企業網路連接能力,逐漸取代傳統的串列「現場匯流排」(Field Bus) 連接;然而,工業乙太網系統需要高度的確定性和可靠性,為克服此限制,許多工業 OEM 都定義了自己的乙太網協定,且已成為廣泛部署的開放標準,例如:PROFINET、EtherNet / IP、EtherCAT、ModbusTCP 等。其中,部分協定與標準 TCP / IP 乙太網完全相容,可藉由修改數據鏈路、網路或傳輸層 (即 OSI 模型中的 2~4層) 實現確定性。
須留意的是,這些協定雖可與標準乙太網共存,卻不能以明確方式相互協作。因此,如何選擇與各種不同標準相容的參考設計便成了挑戰;另一個需考慮的因素是:可否更新解決方案以便日後支援增強功能,如:時間敏感網路 (TSN)。此時,可支援多種乙太網協定的單晶片可省去不少麻煩,以滿足運動控制或安全應用的即時要求,不必擔心會受網路流量大小所影響。
延伸閱讀:
《Industrial Ethernet》
https://www.analog.com/en/products/industrial-ethernet.html…
#亞德諾ADI #fido處理器 #fido5000 #RapID #PriorityChannel
tsn功能 在 2020自動化展精彩重點回顧-TSN時效性敏感網路交換機 的推薦與評價
四大 功能 時鐘同步、數據搶佔、時間感知整形器、冗餘資料傳輸 了解更多:https://www.advantech.tw/products/1-2ml... ... <看更多>