眾所周知，以太網已經成為家庭、企業及數據中心網絡連接和互通的最廣泛的通信協議標準。然而因為其確定性、實時性、可靠性等因素，傳統以太網并不適用于工業數據通訊。例如以太網存在的CSMA／CD機制，當網絡出現沖突時需不斷重發數據，這對于網絡實時性帶來挑戰；另外，因工業現場面臨惡劣的工況、嚴重的線間干擾等，也導致以太網可靠性大打折扣。

而工業以太網，相較于傳統以太網、現場總線等在實時性、傳輸速率等方面都有明顯的改觀，并已經占據了以太網市場的半壁江山。

不過，這些專有的工業以太網協議仍然面臨瓶頸，雖然它們在滿足機器運動控制等方面已經綽綽有余。因為當云計算、大數據技術逐漸滲透到工業領域，工業數據通訊并不再僅限于機器到傳感層，也不僅限于機器到機器之間，而是擴展到了與人、云和應用等更豐富的連接，有更多類型和更多海量的數據需要傳輸和處理，而對于數據處理的鏈條也變得更長，包括在邊緣側，包括云端，包括與企業生產系統和管理系統的逐步打通。因此，如何應對通過更高帶寬進行海量數據的聯接和傳輸，如何做到更精準的確定性控制和更低時延，仍是工業制造面臨的巨大挑戰。

TSN＋OPCUA將IT和OT無縫融合

TSN（時間敏感網絡）＋OPCUA（OPC統一架構）成為從傳感器到云端建立全面通訊基礎結構的最佳拍檔。

TSN的工作原理是優先適用（IEEEP802．3br）機制，在傳輸中讓關鍵數據包優先處理。這意味著關鍵數據不必等待所有的非關鍵數據完成傳送后才開始，從而確保更確定、更快速的傳輸路徑。本質上來說，TSN建立了一套能使以太網具有實時性和確定性的新標準。

基于TSN提供的網絡通信的高確定性和低時延之上，OPCUA則提供了一個獨立于平臺的面向服務的體系架構，它定義了統一的標準和信息模型，可以實現設備與設備、設備和企業，以及不同廠商設備之間的交互。

TSN＋OPCUA組合提供了一個實時、高確定性并真正獨立于設備廠商的通信網絡，將會在帶寬、安全、互操作、延遲和同步等方面帶來巨大改善。

舉例來說，在工廠數據采集、傳輸與生產運營中，都會需要對現場的機器狀態、生產能耗、質量相關、生產相關參數進行采集，TSN＋OPCUA在整體上使得在工廠的各個環節的橫向與縱向數據實現了透明交互，并且配置效率更高，程序與應用模塊化更強。

當然，TSN＋OPCUA組合在工業領域的應用尚處于起步階段，越來越多的工業供應商、ICT廠商和芯片供應商也在共同加快對其測試和驗證。

TSN＋OPCUA智能制造測試床聯合發布

在剛剛召開的2018漢諾威工業博覽會上，多家組織和廠商聯合展開了一場針對TSN＋OPCUA場景應用的測試驗證。包括工業互聯網產業聯盟（AII）、Avnu聯盟、邊緣計算產業聯盟（ECC）、FraunhoferFOKUS、華為、施耐德電氣、和利時、美國國家儀器（NI）、貝加萊（B＆R）、TTTech、思博倫通信（SpirentCommunications）等超過20家國際組織和業界知名廠商，聯合發布了包含六大工業互聯場景的TSN＋OPCUA智能制造測試床（以下簡稱“測試床”）。

歐洲最大的應用科學研究機構弗勞恩霍夫協會－開放通訊系統研究所（FraunhoferFOKUS）的AlexanderWillner博士表示，“自從可編程邏輯控制器（PLCs）問世以來，工業自動化流程得到了極大優化。OT（運營技術）與IT（信息與通信技術）之間的融合令人興奮，將帶來有趣的創新體驗。OPCUA和TSN的結合，讓工業領域得以實現實時信息交換和互操作。聯合測試床中演示的場景展示了我們各自的技術優勢，我們對數字網絡的未來充滿期待。”

推動TSN＋OPCUA不斷成熟與完善

據了解，測試床通過模擬豐富的真實智能制造場景，現場演示驗證了智能制造的關鍵技術點——TSN＋OPCUA，該技術是預測性維護、數據分析、機器學習和人工智能等新技術的關鍵推動因素，可以幫助工業企業提升效率，例如減少停機時間，提高設備綜合效率和降低總體成本等。

在本次發布的TSN＋OPCUA智能制造測試床中，華為與多家廠商共同打造了六大工業互聯場景，包括：

·與AII打造的“電機預測性維護網絡（TSNforPredictiveMaintenance）”

·與美國國家儀器打造的“馬達同步（MotorSynchronization）”

·與和利時打造的“賽車游戲（Race－CarGame）”

·與Linmot打造的“繪圖運動控制（PlotterMotionControl）”

·與施耐德電氣打造的“LED同步（LEDSynchronization）”

·與貝加萊打造的“OPCUAOverTSN”

測試床驗證了TSN網絡在復雜環境情況下的高確定性和低時延性，保障工業場景下的嚴格同步運動控制。其中，華為TSN交換機提供了高可靠性和超低時延的工業控制網絡。此外，思博倫通信的測試設備用于生成TSN和非TSN流量，以驗證新的工業網絡架構和服務帶來的好處。

華為歐洲解決方案產品管理及營銷總監羅濟軍博士指出，“未來工業領域將有數以百億計的設備連接上網，傳統工業以太網無法承受巨大的數據傳輸量，需要一種新的架構來滿足高帶寬、高速率和海量連接等方面訴求。未來華為將與業界更多的組織和廠商深入合作，共建工業互聯網生態，推進TSN技術和標準的不斷完善，真正實現TSN網絡下的‘全網通’，推動制造行業數字化轉型。”

加速智能制造轉型步伐

當然，無論是華為還是其他廠商及標準組織進行的對TSN＋OPCUA的測試驗證及探索并非因其帶來的高可靠性、實時性那么簡單，它們通過改寫工業通訊的底層架構，真正為智能制造轉型打開了大門。

無論是德國的“工業4.0”、亦或中國的“中國制造2025”等戰略，其背后的技術基礎均是物聯網的開啟。就像華為發布的全球產業展望GIV2025中說的那樣，它們的核心都是依托創新的ICT技術，加速IT、CT、DT與OT的融合，推進工業互聯網進程，從而優化、重構制造價值鏈，創新商業模式。而TSN＋OPCUA正是打通工業互聯最后一公里的關鍵所在，也是真正實現OICT融合，加速智能制造的關鍵所在。