轉(zhuǎn)載 麥客廳

       2012年特斯拉向美國(guó)客戶交付了世界上首款豪華電動(dòng)跑車(chē)Model S，它的控制系統(tǒng)采用的通信方式是一種比Model S早26年發(fā)明的總線系統(tǒng)——CAN總線，該系統(tǒng)用于連接車(chē)上各種ECU控制單元。那時(shí)Model S還在使用雷達(dá)技術(shù)，而Musk也還不是那么癡迷于攝像頭和視覺(jué)方案。但是那時(shí)候一些搞影音視頻的專(zhuān)家們已經(jīng)快被電纜搞瘋了，于是他們?cè)贗EEE成立了一個(gè)工作組，準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)一種用來(lái)縮減音視頻連接電纜數(shù)量的技術(shù)。

       其實(shí)汽車(chē)行業(yè)遇到的問(wèn)題，音視頻行業(yè)早在十多年前就遇到了。在那個(gè)時(shí)代一毫秒的同步時(shí)間，已經(jīng)讓很多工業(yè)界工程師非常開(kāi)心了，但是在專(zhuān)業(yè)的音視頻領(lǐng)域?yàn)榱吮３侄鄠€(gè)揚(yáng)聲器和視頻畫(huà)面的相位一致，同時(shí)防止音視頻數(shù)據(jù)包延時(shí)而造成的故障需要達(dá)到微秒級(jí)的同步精度，于是IEEE工作組發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)低延時(shí)的重要性。他們把這個(gè)工作組的名字從AVB（Audio Video Bridging）改成了TSN，也就是時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)很高大上的名字。從此，TSN技術(shù)如其名字一樣跟時(shí)間敏感性干上了，功能也是越來(lái)越豐富，逐漸包含了三方面的內(nèi)容：

1.時(shí)間同步

所有參與實(shí)時(shí)通信的設(shè)備都需要對(duì)時(shí)間有共同的理解。

2.調(diào)度和流量塑造

所有參與實(shí)時(shí)通信的設(shè)備在處理和轉(zhuǎn)發(fā)通信數(shù)據(jù)包時(shí)都遵守相同的規(guī)則。

3.選擇通信路徑的保持和容錯(cuò)

所有參與實(shí)時(shí)通信的設(shè)備，其通信路徑的選擇帶寬和時(shí)隙的保留，都遵守著相同的規(guī)則，能利用多個(gè)同步路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)。

       其實(shí)以太網(wǎng)很早就已經(jīng)能解決通信速率的問(wèn)題了，現(xiàn)在2.5G網(wǎng)口都快成為很多PC的標(biāo)配了。但是以太網(wǎng)采用了載波監(jiān)聽(tīng)多路復(fù)用的技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是在網(wǎng)絡(luò)上可以同時(shí)有好多方說(shuō)話，不過(guò)聽(tīng)的人要根據(jù)說(shuō)話的人的優(yōu)先級(jí)來(lái)聽(tīng)，這就造成了優(yōu)先級(jí)高就會(huì)先被聽(tīng)到，而優(yōu)先級(jí)低的會(huì)后被聽(tīng)到。這就是以太網(wǎng)通訊的非實(shí)時(shí)性，也就是時(shí)間延遲。對(duì)此，很多工業(yè)公司尤其是搞控制的公司深?lèi)和唇^。在2003年左右紛紛魔改以太網(wǎng)技術(shù)來(lái)滿足實(shí)時(shí)性的要求，但是這些協(xié)議基本上都是打補(bǔ)丁，很多這些補(bǔ)丁都影響到了第1.2層，而且涉及到了特殊的硬件從而導(dǎo)致了硬件的互相不兼容。而TSN的工作是定義OSI模型的第二層也就是數(shù)據(jù)鏈路層，這樣就可以實(shí)現(xiàn)物理層的標(biāo)準(zhǔn)化，從而在未來(lái)使用同一種硬件來(lái)為不同的工業(yè)總線協(xié)議服務(wù)。而這時(shí)候會(huì)出現(xiàn)以下情況即專(zhuān)用的各種現(xiàn)場(chǎng)總線接口會(huì)消失，然后被統(tǒng)一到具備TSN功能的網(wǎng)口上，至于用什么通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，則可以由軟件來(lái)決定，甚至在OPC UA的幫助下可以實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、跨操作系統(tǒng)的統(tǒng)一軟硬件通信架構(gòu)。話說(shuō)回到CyberTruck上使用的EtherLoop，讓我們大膽假設(shè)它也是用上了TSN技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同的設(shè)備、不同服務(wù)協(xié)議之間的互聯(lián)，這樣就能將專(zhuān)用硬件接口的可能性大大降低，從而在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)層面上實(shí)現(xiàn)Musk“第一性原理”的實(shí)踐。

       如果大家對(duì)TSN感興趣，我們還可以進(jìn)一步探討未來(lái)工業(yè)界如何薅TSN的羊毛？