时间敏感网络（TSN）最新FAQ

PROFINET · 2026-9-15 20:21:58

时间敏感网络(TSN)的常见问题

1. 什么是 TSN？

TSN 代表时间敏感网络。它具体指的是一组用于在以太网中传输数据的不同标准。这些标准目前正在由基于以太网的通信 IEEE 802.1 的标准化组织定义。

TSN 还包括一系列单独的标准，主要扩展通信系统的数据链路层（ISO-OSI 模型的第 2 层）。因此，TSN不是一个完整的通信协议，而是一种可供更高级别应用程序使用的基础技术。更高的协议，例如 PROFINET 和 OPC UA，位于 ISO-OSI 模型的第 5 层到第 7 层，并且保持不变。

ISO-OSI 模型中的 TSN

2. 与今天的以太网相比，带有 TSN 的以太网有哪些优势？

总的来说，具有 TSN 的以太网在服务质量 (QoS) 领域补充了现有的以太网机制，包括带宽预留、同步、低延迟，以及无缝冗余。

应用程序在网络上发出它们的通信要求，并保证来自网络的请求 QoS。由于以太网交换机内存中的资源分配，各种连接在信息流中运行，从而享受带宽保护。基本上，这些信息流中的每一个都可以被赋予实时能力。由于这些封装的信息流，TSN 还使得在单个网络中同时运行多个具有实时能力的协议成为可能（网络融合）。这与当今基于以太网的实时协议（例如 PROFINET）有着根本的不同，后者的网络仅允许 PROFINET 作为唯一具有实时能力的协议（除了基于 TCP/IP 的流量）。

3. TSN 将来会取代 PROFINET 吗？

并不会

PROFINET 在 ISO-OSI 模型的第 7 层（应用层）上运行，并提供独立于物理传输层（第 2 层）配置和诊断组件的机制。PROFINET 从一开始就基于 IEEE 标准。由于 TSN 在 IEEE 内也是标准化的，这扩展了 PROFINET 在第 2 层 TSN 网络中的功能。

PROFINET 提供自动化所需的服务，例如周期性和非周期性数据、警报/诊断、参数化等。仅 TSN 等 IEEE 机制无法替代这些服务。

因此，TSN 不与 PROFINET 竞争，而是描述了可以使用 PROFINET 或 OPC UA 等通信协议的基本 IEEE 机制。

当然，RT 和 IRT 机制仍将是 PROFINET 规范的一部分，并受益于 PROFINET 创新。

顺便说一句，基于 TSN 的 PROFINET 不仅适用于 IRT 应用（时钟同步运动控制应用），而且适用于使用 RT 解决的应用范围。

4. 对于 TSN，融合意味着什么？

在“融合网络”中，来自各种应用程序的数据可以通过一条线路同时传输。

这样，基于OPC UA over TSN的实时数据可以与基于 MQTT 的云数据、视频数据和其他具有工业实时能力的协议（例如 PROFINET over TSN）并行传输。

5. TSN 是否需要特殊的以太网处理器，或者当前的标准以太网组件是否也能正常工作？

TSN 需要“支持 TSN”的硬件组件；当前安装的以太网模块通常无法通过软件扩展以包含 TSN 功能。

然而，可以预见的是，“标准以太网设备”在未来将成为支持 TSN 的以太网设备。这是西门子将 PROFINET 放在 TSN 上的主要动力。所有主要的模块制造商都已经开始开发，或者至少已经宣布他们将开发具有 TSN 机制的硬件块。对于设备制造商来说，这为其设备的各种硬件设计带来了许多可能性。

6. 除了 TSN，实时通信还需要什么？

作为一种通信技术，TSN 仅支持从属的二层机制。除此之外，还需要 PROFINET 和 OPC UA 等协议来可靠地交换用户数据。这些协议来处理例如传输安全等部分。

7. 什么是 OPC UA？

OPC UA 是安全、可靠、独立于制造商和平台的工业通信的数据交换标准。它能够确保跨操作系统的不同制造商的产品之间的数据交换。

OPC UA 的优势基于一个强大的、面向对象的信息模型，可以远程浏览以及面向服务的架构 (SoA)，通过提供广泛的不同服务，如数据访问、报警信息、方法、历史数据等。因此它不仅仅是“只是”一个协议，而且非常适合在自动化工程中许多不同制造商的应用程序之间交换数据。OPC 是为垂直通信定义的，而不是为 IO 通信定义的。

8. 为什么在控制层使用 OPC UA？

OPC UA 是工业互操作性标准，为工业提供了许多好处，例如：

平台独立性——从嵌入式微控制器到基于云的基础设施

集成安全性——加密、身份验证和监控

综合信息建模——复杂信息的定义（如 PackML 等配套规范）

9. 将来我需要 OPC UA 和 PROFINET 吗？

是的，因为 OPC UA 在控制层机器的垂直通信和网络方面具有优势，而 PROFINET 满足该领域的所有要求。这就是西门子的战略保持不变的原因：

控制层及以上 = OPC UA

现场层 = PROFINET

10. OPC 和 OPC UA 有什么区别？

最初的 OPC 是基于 Microsoft Windows 机制 OLE（对象链接和嵌入）和 DCOM。

OPC UA（统一架构）是为跨平台使用而开发的，独立于 Windows。它基于标准以太网机制。

11. 哪些应用程序使用 OPC UA PubSub over TSN 实现？

OPC UA 起源于垂直通信，现在也在 M2M 通信市场上建立起来。

对控制器层的实时通信的需求本质上应该仅限于控制器到控制器的通信。由于技术原因，只有 OPC UA PubSub 方法可以与 TSN 结合使用。客户端/服务器访问自然也通过具有 TSN 机制的基于以太网的网络（所谓的 TSN 网络）运行，但由于它们是基于 TCP/IP 的，因此无法映射到具有实时能力和受带宽保护的流中。

12. PROFINET over TSN 实现了哪些应用程序？

PROFINET 的优势在于现场层。从中期来看，PROFINET 也将映射到 TSN 机制，使其 100% 符合 IEEE，即使在时钟同步应用中也是如此。

13. 新的TSN标准IEC/IEEE 60802 是什么？

即将推出的 IEC/IEEE 60802 标准是 IEC SC65C/MT9 和 IEEE 802 的一个项目，来自标准以太网和上述应用协议的专家紧密合作。该标准将定义工业自动化的 TSN 配置文件，其中可以从广泛的选项中选择某些功能、具有相关协议和选项的配置模型。这是实现融合网络的唯一途径，即不同的协议使用同一个网络。

将来，用于建立 TSN 网络的所有组件都必须根据 IEC/IEEE 60802 (TSN-IA) 进行标准化。该规范基于相应的用例，预计在 2022 年发布第一个正式版本。

14. PROFINET 规范 2.4 包含哪些内容？

PROFINET 2.4版本首次在 PROFINET 标准中包含时间敏感网络 (TSN) 功能。在 PI 批准 PROFINET 2.4版本的同时，该版本便会同步推出。当然，2.4版本还包括与 TSN 不同的 PROFINET 的所有详细信息——与往常一样，PROFINET 将与所有以前的版本完全兼容。

从现场使用 PROFINET 以及从 IEC/IEEE 60802（融合 TSN 网络）的联合标准化活动中获得的经验将被逐步纳入。

你可以在 PI 网站上查找更多信息：

https://profinews.com/2019/07/profinet-with-tsn-specification-is-complete/

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