在上一期的文章【TSN系列連載1|你媽喊你回家吃飯，你的反應是？】中，我們簡單了解了TSN網絡的特點，也知道了TSN的“前身”，即，2006年，IEEE802.1工作組成立AVB音頻視頻橋接任務組，2012年才正式更名為TSN。

從最早應用于音視頻流的傳送，直到近年隨著工業4.0的不斷發展，它開始被工控人所熟知。那么，TSN是如何開始與工控自動化領域有所交集和被關注的呢？他們相互的關聯又是什么？

這一期，我們就來聊聊從以太網到TSN的技術變革。

以太網是上個世紀80年代開始走入辦公領域的，當時的以太網因其具備大容量、高速率等特點，在所有協議中脫穎而出大放異彩。

以太網最顯著的特點就是使用了CSMA/CD協議來進行介質訪問控制，在早期通常使用雙絞線的以太網中，由于介質（在雙絞線網絡中就是網線）是共享的，連接在同一個網絡上的各個設備在發送數據時勢必會出現沖突，這時，我們就必須要規定一種方式，來防止這種數據沖突，而這種方法就是CSMA/CD。

如果要了解以太網和TSN之間的關系，那么了解以上提到的這個CSMA/CD就是一個關鍵。

CSMA/CD中文叫做帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問技術，它是規定多臺計算機共享一個通道的協議，用一句話概括就是——先聽后發，邊發邊聽，不發不聽。

簡單來說，就是每個節點在發送數據前先監聽信道，如果空閑就發送，如果繁忙就等待；在發送后繼續監聽信道，如果在傳送過程中發生沖突，也會繼續等待一個隨機時間重新發送。

形象一點來說，就好像一群人在一間黑屋子里開會，沒有主持人，但是每個人都能隨時發言，便是你并不知道別人會不會發言、可能什么時候發言。這時候如果有人想發言，他就會先聽聽屋子里是不是有人說話，如果沒人說話他就直接發言。

但是如果恰好在他發言的同時，也有人說話了，這時候，他就大吼一聲，告訴所有人，發言發生沖突了，然后所有要發言的人就停止說話，各自安靜的等待一段時間后再次發言。

當每個人等待的時間都不相等時，發言才能成功，同時，我們給每個嘗試發言的人都規定了嘗試的次數是16次，如果他每次嘗試發言都和他人發生了沖突，且達到了上限16次，則他本次發言即宣告失敗。

有些小伙伴可能被繞暈了（壞笑）。莫急，我們技術小哥哥利用計算機語言技術，畫了下面這個更適合技術宅的流程圖來表達。

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在大致了解了CSMA/CD和以太網之后，我相信讀者們一定已經從這里面看出點門道來了，這個CSMA/CD在執行的時候由于要避免沖突，會給數據傳輸的延時帶來非常多的“不確定性”。

日常我們發個郵件，微信聊個天，看看小視頻，這點比毫秒級別還小的延時可能沒什么影響，但是要用在工業網絡中，那可能就有點問題了。如果控制器發出了指令，依次開啟A、B、C三個開關，每個開關間間隔1毫秒，但是，但是，由于網絡延時，極有可能C先收到了信號，這樣，開關就不能按照預定的計劃依次開啟了，我們的控制就出問題了。

隨著網絡技術的不斷發展，以太網技術也由之前的共享式半雙工技術發展到了交換式全雙工技術。

在交換式全雙工以太網中，網絡被交換機分割成了各自獨立的沖突域，節點之間（交換機與交換機之間，交換機與設備之間）發送和接受的傳輸線路也被完全分開，數據通過交換機緩存并轉發，這樣，發生沖突的問題就基本得到解決了。

這就好比以前我們在一條窄路上運送物資，來來往往的所有人都要在這條窄路上走，大家難免會發生碰撞。于是，我們只能規定這條路在有人走的時候只能單向通行，這樣的話，沖突就避免了，但是如此一來，道路的使用率卻大幅度下降。

現在我們有了交換式全雙工以太網，相當于我們把道路拓寬了，把之前的單車道變成了雙向二車道，這樣來往的人流就不會碰撞了。同時，我們還在道路上的每個路口都設置了一個驛站，所有人只要把貨物都送到驛站，然后再由驛站集中把貨物送出去。送貨的方式由之前每個人親自上路去送，變成了快遞公司提供送貨服務的方式，大大降低了道路上來來往往的人流，也大大提高了貨物的運送效率。

這種方法極有效的解決了網絡的傳輸效率和延時。然而，在某些特殊條件下，它也引入了新的網絡延時，也就是當交換機連接了大量設備，設備發送數據太快、太多的時候，交換機的緩存會溢出。這時，交換機會進行流量控制，發出PAUSE幀，要求設備停止發送數據，待延時結束后再繼續發送。

這就有點類似于雙十一時快遞爆倉，快遞公司可能會暫緩接單甚至停止接單，我們發送和接收快遞的時效性也都會大打折扣。因此，在交換式全雙工網絡中，依然存在很難解決的時效性問題。

為了解決我們之前所提到的各種網絡延時問題，網絡工程師們提出了一個新的網絡概念，那就是TSN——時效性網絡或者叫時間敏感網絡。時間敏感網絡通過對實時數據和非實時數據進行流量整形，在解決傳統以太網時效性的基礎上保證了數據傳輸的實時性，同時還大大提高了網絡傳輸的利用率。

而CC-LinkIETSN則是有效利用了TSN網絡的這一特點，通過采用時間分割的方式使不同的網絡數據混合傳送，即使有非實時性信息通信混合傳輸，也可保證控制通信的實時性。

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各種網絡協議可以合并在同一網絡中

好啦，這一期TSN系列連載就到這，小伙伴們有想啥疑問，可以給我們留言。下一期，我們將會詳細介紹TSN的時間分割技術，同時技術小哥哥們也將帶大家進一步了解CC-LinkIETSN網絡的領先技術。