OPC UA、TSN和传统工业以太网系统将在未来扮演什么角色？
adi公司
通过合作实现更大的普适性
opc ua通过其地址空间形成通用应用接口，而tsn为标准以太网添加实时能力并实现千兆位数据速度。因此，通过发布/订阅（pub/sub）模型将这两种技术结合起来是有意义的，但在工业4.0的背景下，工业通信还有其他可能性。在本次采访中，adi公司确定性以太网技术部的系统应用工程师volker goller提供了一些背景信息。
问：在opc ua tsn系统中，opc ua和tsn分别承担哪些任务和功能？
答：为了阐明opc ua的作用，我想引用opc基金会副总裁stefan hoppe的话：“opc ua不是一种协议，而是一种信息模型。”他的意思是，opc ua首先且最重要的是一种信息模型。当然，它还是一种用于连接客户端和服务器的协议，但opc ua的优势在于地址空间，正是这一点使得opc ua成为通用应用接口。opc ua非常灵活，允许将现有用户接口（工业以太网协议的配置文件）映射到opc ua。因此，现在工业以太网协议中的几乎每个配置文件在opc ua地址空间中都有表示，或者正在开发以实现其表示。opc ua尚未明确这些配置文件（i/o、驱动器、安全等），但很可能会改变。在工业4.0的框架下，opc ua被视为未来非常有前途的通用语言。
相比之下，tsn是ieee-802.1以太网的扩展，具有完整的一系列新能力，旨在让以太网更具确定性和实时性。因为预计未来将有众多制造商生产支持tsn的硬件，所以也可以把它视为实时通信的平民化。几乎每种协议都可以通过tsn获得实时能力。
在此背景下，成立了一个pub/sub工作组，目的是在tsn的帮助下，为opc ua指定一种实时传输协议。这将使opc ua具备实时性，从而可以替代工业以太网协议。它将受到传统plc以上层次的热烈欢迎，因为来自不同制造商的控制器将能与opc ua实时交互。tsn还能为opc ua提供有保证的网络带宽，因而其鲁棒性会比目前所能实现的要更高。
但是，pub/sub不是让opc ua具备实时能力的唯一途径。业界也在努力开发一种针对dds的opc ua模型，dds是一种应用广泛且经过验证的实时协议。这将使得分布式系统的运行具有dds/tsn能力，并将opc ua用作应用接口。
结果如何还有待观察。
问：未来哪些任务和功能会留给传统工业以太网系统和现场总线？
答：传统工业以太网协议不会消失。在未来，有些仍会以不同形式存在（作为opc ua中的配置文件或配置文件系列），有些则将基于tsn。传统现场总线将被以太网取代。
问：在opc ua tsn系统中，除了配置文件级别的opc ua tsn，传统工业以太网系统可以履行哪些任务和功能？
答：需要再次澄清，tsn并不会自动实现opc ua。它们是两种完全独立的技术。opc ua可以在控制器网络（控制器到控制器）中发挥重要作用。pub/sub与tsn在这里很有优势；它是否也能在现场层面发挥作用尚有待证实，因为opc ua不是一个小堆栈，至少如果您希望利用其全部优势，它不会是一个小堆栈。
问：传统工业以太网系统的用户组织如何应对tsn挑战？
答：我想说，所有用户组织都在响应tsn带来的机会。tsn有望提供更多硬件选择，尤其是基础设施组件，并且实现更高速度，即1 gbps或更高。最终，我们将看到profinet® tsn，以及ethernet/ip® over tsn和opc ua pub/sub。
问：tsn能否支持实时并将周期时间降至31.25μs，在未来甚至可能更低？
答：在100 mbps的速度，要使周期时间低于250μs，现有工业以太网协议将不得不对标准以太网进行重大修改。对于非标准方法，例如ethercat®甚至sercos所基于的集总帧协议，ieee并不是很友好。这些扩展不大可能被纳入tsn标准。
针对您的问题，tsn将达到ieee定义的极限，即100 mbps时250μs——至少只要标准tcp/ip应用的真正并行操作必须有效。如需更短的周期时间，通往1 gbps的道路已开放。
问：tsn如何解决或预期如何解决安全问题？
答：安全一般运用black channel原则。安全性定义在实际通信协议之上。然而，通信信道的可靠性是安全考虑因素之一。tsn不会比今天的系统更不可靠。
问：opc ua协议也可以通过传统工业以太网系统传输，如时隙或隧道。那么为什么它还需要tsn呢？
答：tsn在标准以太网基础上增加了确定性和实时性。在很多情况下，不同的协议共存于同一根电缆中。tsn支持在一根电缆中实现实时和“尽力而为”型tcp/ip的稳健共存。
问：tsn相对于传统工业以太网系统到底有哪些优势？
答：tsn不是一种新的工业以太网协议。它是对标准以太网的统一扩展，增加了实时能力。我们已阐明其优势：硬件可用性、统一基础设施以及与速度无关的定义。
问：成本在这里扮演什么角色？
答：可扩展的标准化硬件和基础设施有望降低成本并统一技术诀窍。
问：实现1 gbps或更高数据速率的期望起着什么样的作用？
答：1 gbps（及以上）是当今网络的逻辑进展。它是否会取代100 mbps？不会完全取代，但是
1 gbps支持新的应用，并且可以克服当今数据密集型应用的性能瓶颈。
tsn不是一种新的工业以太网协议，而是对标准以太网增加实时能力的统一扩展。
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opc ua通过其地址空间形成通用应用接口，而tsn为标准以太网添加实时能力并实现千兆位数据速度。因此，通过发布/订阅（pub/sub）模型将这两种技术结合起来是有意义的，但在工业4.0的背景下，工业通信还有其他可能性。在本次采访中，adi公司确定性以太网技术部的系统应用工程师volker goller提供了一些背景信息。
问：在opc ua tsn系统中，opc ua和tsn分别承担哪些任务和功能？
答：为了阐明opc ua的作用，我想引用opc基金会副总裁stefan hoppe的话：“opc ua不是一种协议，而是一种信息模型。”他的意思是，opc ua首先且最重要的是一种信息模型。当然，它还是一种用于连接客户端和服务器的协议，但opc ua的优势在于地址空间，正是这一点使得opc ua成为通用应用接口。opc ua非常灵活，允许将现有用户接口（工业以太网协议的配置文件）映射到opc ua。因此，现在工业以太网协议中的几乎每个配置文件在opc ua地址空间中都有表示，或者正在开发以实现其表示。opc ua尚未明确这些配置文件（i/o、驱动器、安全等），但很可能会改变。在工业4.0的框架下，opc ua被视为未来非常有前途的通用语言。
相比之下，tsn是ieee-802.1以太网的扩展，具有完整的一系列新能力，旨在让以太网更具确定性和实时性。因为预计未来将有众多制造商生产支持tsn的硬件，所以也可以把它视为实时通信的平民化。几乎每种协议都可以通过tsn获得实时能力。
在此背景下，成立了一个pub/sub工作组，目的是在tsn的帮助下，为opc ua指定一种实时传输协议。这将使opc ua具备实时性，从而可以替代工业以太网协议。它将受到传统plc以上层次的热烈欢迎，因为来自不同制造商的控制器将能与opc ua实时交互。tsn还能为opc ua提供有保证的网络带宽，因而其鲁棒性会比目前所能实现的要更高。
但是，pub/sub不是让opc ua具备实时能力的唯一途径。业界也在努力开发一种针对dds的opc ua模型，dds是一种应用广泛且经过验证的实时协议。这将使得分布式系统的运行具有dds/tsn能力，并将opc ua用作应用接口。
结果如何还有待观察。
问：未来哪些任务和功能会留给传统工业以太网系统和现场总线？
答：传统工业以太网协议不会消失。在未来，有些仍会以不同形式存在（作为opc ua中的配置文件或配置文件系列），有些则将基于tsn。传统现场总线将被以太网取代。
问：在opc ua tsn系统中，除了配置文件级别的opc ua tsn，传统工业以太网系统可以履行哪些任务和功能？
答：需要再次澄清，tsn并不会自动实现opc ua。它们是两种完全独立的技术。opc ua可以在控制器网络（控制器到控制器）中发挥重要作用。pub/sub与tsn在这里很有优势；它是否也能在现场层面发挥作用尚有待证实，因为opc ua不是一个小堆栈，至少如果您希望利用其全部优势，它不会是一个小堆栈。
问：传统工业以太网系统的用户组织如何应对tsn挑战？
答：我想说，所有用户组织都在响应tsn带来的机会。tsn有望提供更多硬件选择，尤其是基础设施组件，并且实现更高速度，即1 gbps或更高。最终，我们将看到profinet® tsn，以及ethernet/ip® over tsn和opc ua pub/sub。
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答：在100 mbps的速度，要使周期时间低于250μs，现有工业以太网协议将不得不对标准以太网进行重大修改。对于非标准方法，例如ethercat®甚至sercos所基于的集总帧协议，ieee并不是很友好。这些扩展不大可能被纳入tsn标准。
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答：tsn在标准以太网基础上增加了确定性和实时性。在很多情况下，不同的协议共存于同一根电缆中。tsn支持在一根电缆中实现实时和“尽力而为”型tcp/ip的稳健共存。
问：tsn相对于传统工业以太网系统到底有哪些优势？
答：tsn不是一种新的工业以太网协议。它是对标准以太网的统一扩展，增加了实时能力。我们已阐明其优势：硬件可用性、统一基础设施以及与速度无关的定义。
问：成本在这里扮演什么角色？
答：可扩展的标准化硬件和基础设施有望降低成本并统一技术诀窍。
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答：1 gbps（及以上）是当今网络的逻辑进展。它是否会取代100 mbps？不会完全取代，但是
1 gbps支持新的应用，并且可以克服当今数据密集型应用的性能瓶颈。
tsn不是一种新的工业以太网协议，而是对标准以太网增加实时能力的统一扩展。
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