新通訊元件雜誌 11月號/2019 第225期：IIoT...

特別收錄 / 編輯的話：

工廠通雲端
對於渴望推動升級的製造業而言，各種新式自動化製造、檢測、搬運設備， 都需要更先進的網路通訊系統來支援以發揮生產力及效率， 然而舊有的工業通訊網路卻往往力有未逮。當前工廠內的通訊網路主要仍是PROFIBUS、Modbus、CAN、CC-Link等現場匯流排(總線)，或者EtherCAT、PROFINET、POWERLINK、Modbus/TCP、Ethernet/IP等工業乙太網路，雖然都已具有穩定的速率與可靠性，但針對實現智慧製造所需的工業物聯網設備傳輸性能，特別是精確定時與同步傳輸，卻難以更上層樓，也成為萬物互聯之下的工業物聯網必須突破的問題，否則工廠內的各種即時控制、AI回饋、分散協同都將只是空談。
在智慧製造的藍圖中，工業物聯網扮演的角色包括了傳遞生產流程中所有人事物的數據，以及將所有擷取到的資料連結到分析節點轉化為資訊並提供給各相關單位，例如現場製造管理、業務規畫運籌、企業資源管理等，也因此對於超低延遲、可靠度與安全性，就具有相當高的需求。在這些因素之下，時效性網路(TSN)便成為眾所期待的解方，提供了工業控制系統所需的同步即時性能。再結合OPC UA來負責應用層的控管，更是如虎添翼，讓真正從雲到端的跨平台整合成為可能。同時，隨著5G商轉及專網逐步起跑，5G具備的傳輸品質、穩定性、傳輸距離、布線維護成本以及可移動靈活性，都成為適於與TSN結合的優勢。
事實上，在5G的規畫藍圖中，與TSN的整合已是打造工業物聯網系統的重要構想。3GPPR16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(802.1AS)、TSN限制延遲(如802.1Qbv)與TSN可靠性(802.1CB)要求等面向。
畢竟，當電信技術演進至5G提供的uRLLC，已足以打造低延遲與高可靠的無線傳輸環境，因此3GPP在TSN方面聚焦於探討5G系統如何提供低於1毫秒的端對端傳輸延遲、低於1微秒的同步誤差，並將區塊錯誤率壓到低於10的負6次方，以提供無線傳輸環境給各種工業物聯網應用。為了達成這些需求，也探討多種技術包括如何提供更精確的參考時間，針對TSN傳輸的模式提供適合的排程技術，以及加密乙太網封包的標頭以提升無線資源效率等技術。今年底3GPP更將確認R17的具體標準制定方向，進一步落實與TSN的整合，預料將納入加強優化TSN性能，例如減少訊號抖動、延遲、增強同步性，以及擴展TSN應用場景。