定時/同步傳輸一次到位 5G-TSN開創IIoT新時代

作者: 盧佳柔
2019 年 10 月 21 日

IEEE 802.1工作組主席Glenn Parsons表示,只有標準化的無線技術才能實現關鍵物聯網(Critical IoT)應用。5G做為工業通訊的單一無線技術,適用於所有聯網標準,包含802.15.4、WirlessHART、ISA100.11與Wi-Fi的聚合,其本身可提供工業應用場景降低布線/開發成本與靈活性。

另一方面,TSN技術本身可提供安全可靠地傳輸數據、保證數據傳輸的低延遲、聚合不同的網路節省運營成本、簡單的系統配置和操作和開放的生態系統,兼具高流量融合(High Traffic Mix)、確定性(Deterministic)、低延遲、安全、可靠與高吞吐量等效能,在傳統昂貴、分散、不可互操作和分段的通訊基礎架構中,可說是帶來一束曙光,點燃工業物聯網端到雲的互連互通願景。

u-blox蜂巢式產品中心5G技術主管暨英國UK5G諮詢委員會委員陸曉指出,3GPP工作小組在TSN和5G網路結合上提出了幾個方案。TSN主要是通過802.11AS/gPTP協定來實現同步,例如針對單一時域,5G系統和TSN的協同則需要通過解讀gPTP協定來實現協同工作。UPF(User Plane Function)引入並做為5G系統和TSN的橋樑。在5G系統另一端,在UE端和End Station終端分別引入新的介體來解讀並傳輸時域和同步訊號。

Parsons談到,5G-TSN的整合是工業物聯網系統中非常重要的組成。3GPP R16提供了整合5G-TSN的工具,像是5G需要支援TSN的控制器協作(802.1Qcc)、時間同步(Time Synchronization)(802.1AS)、TSN限制延遲(Bounded Latency)(如802.1Qbv)與TSN可靠性(802.1CB)要求等面向。

隨著R16最終版本底定在即,R17具體標準制定方向會在2019年年底在3GPP全會上確認,屆時也會落實TSN在R17的制定方向。從現有的產業討論方向來看,主要方向以優化TSN為首要,例如減少訊號跳動(Jitter)、延遲、增強同步性,以及擴展TSN應用場景等重點。

工業4.0無線端對端通訊要求相對於傳統無線通訊要求要高得多,對於不同的應用場景、網路的服務品質機制(Quality of Service, QoS)、可靠性與安全性要求皆大不相同。舉例來說,控制級通訊對於即時性(Real-time)要求達毫秒等級低延遲、可靠性則必須達99.9999%的水準,不僅如此,抗干擾性和安全性的要求等級也相對較高。雖然新設備的引入會增加投資成本,但從長遠來看,5G技術的引入將簡化工廠布局和靈活度,為工業製造業帶來新的應用場景和商業模式,從而加速工業領域的數位化進程。

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