工业以太网—— 实时以太网—— 在过去几年中经历了巨大的增长。尽管许多经典的现场总线仍然存在，但它们的鼎盛时期已经过去了。通用实时以太网协议扩展了以太网标准，以满足实时功能的要求。现在，TSN 提供了一种新的实时以太网方法。
实时与通讯
在工厂自动化和驱动技术的背景下，实时意味着安全可靠的循环时间从小于10 毫秒到微秒。为了满足这些实时要求，以太网还必须获得实时能力。
以太网比现场总线—— 快得多。
为了满足自动化的实时性要求，必须保证传输带宽和传输时延。尽管这些带宽通常非常小（每个设备数十字节），但传输通道必须在每个I/O 周期内可用并满足延迟要求。
然而，经典以太网不保证延迟或带宽。相反，以太网可以在操作需要时丢弃帧。这意味着什么？
以太网是所谓的桥接网络。帧（以太网帧）从一点发送到另一点。它从端点发送到交换机（网桥），从那里可能发送到另一个网桥，最后发送到另一个端点。大部分架构都是自动配置的。网桥在转发帧之前完全接收该帧。这里出现了很多问题。
在高峰时间，如果存储的帧数超过桥接缓冲存储器可容纳的帧数，则新传入的帧将被丢弃。
帧长度各不相同，因此延迟是帧长度的函数。这会导致延迟（抖动）的变化。
交换机发送帧的端口可能被其他帧完全占用，从而导致额外的延迟。以100 Mbps 的速度发送一个大型以太网帧（1522 字节）大约需要124 s。
可以肯定地说，以太网通常运行良好。然而，在这种情况下使用“正常”一词在硬实时环境中没有意义。通常满足实时条件是不够的；必须始终满足条件。
任何住在化工厂或炼油厂附近的人都会明白这一点。工业沟通也不公平。最重要的是，控制/闭环控制应用始终是首选。
图1. 自动化中的实时通信
图2. ISO 7 层模型
以PROFINET和EtherCAT为例的实时扩展演示
由于负责以太网标准化的IEEE没有提出这个问题的解决方案，业界通过开发自己的解决方案——再次证明了自己的创造力。每个解决方案都有自己的优点和缺点，最终解决不同的市场问题。
PROFINET：普遍适用
PROFINET 提供两种互补的解决方案。 PROFINET RT 是一种循环时间高达1 ms 的工厂自动化解决方案。 RT 直接基于标准以太网。实时流量优先级是使用以太网功能生成的，例如服务质量（QoS、优先级）。尽管这很有帮助，但QoS 并不能完全解决资源和延迟问题。这就是限制软实时的原因。与网络中使用的其他协议（例如HTTP、SNMP 和TCP/IP）的出色兼容性是该技术的明显优势。
图4.PROFINET IRT
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