5G與TSN為何能夠融合？我們前一篇連載中已有了一些了解。

連載回顧

--5G和TSN為何能夠整合
？取決於這些特點與基礎【連載3】

--TSN與5G技術有效整合

，將為工業領域應用提供無限可能【連載2】

--TSN與5G將擦出怎樣的火花？【連載1】

從前述的相關文章中我們知道，5G URLLC功能提供了與TSN功能的良好匹配，因此，在實際應用中，我們可以將這兩項關鍵技術進行整合和集成，以提供端到端的確定性連接。

例如在工業自動化領域，我們可以在輸入/輸出（I / O）設備之間以及設備與雲端的邊緣控製器之間傳送數據和指令。 這種整合和集成不僅僅包括對必要的基本橋接功能的支持，還包括5G對TSN附加組件的支持。

咱們用圖來解釋：

通過上圖
，我們可以看出，由5G構成的那部分網絡，在整個網絡中是作為一組TSN橋的形式出現的——如圖所示，一個用戶麵功能（UPF）一個虛擬橋，在這個 5G網絡內部包括TSN轉換程序（TT）的功能，這一功能使5G在用戶麵和控製麵都能夠適用於TSN。而對於整個網絡而言
，其他TSN橋接網絡也可以將這個5G網絡也看作一個TSN橋接網絡，其內部過程是被隱藏的。

5G通過TT功能提供TSN橋接網絡的輸入輸出端口操作，例如
，TT功能支持保持和轉發功能以消除抖動。上圖使用了帶有兩個PDU會話的兩個用戶設備（UE）示例來說明這一功能，這兩個PDU會話支持兩個相關的TSN流以實現冗餘。但是在實際使用中，可能隻使用了一個具備雙連接功能的物理設備，該設備在5G RAN中連接了兩個PDU會話。圖中的示例說明了5G連接終端和橋接網絡的情況
；同樣的，5G係統也可以連接橋接網絡。

5G係統支持控製和管理工業網絡所需的LLDP功能

，例如拓撲發現和5G虛擬網橋等功能。同時
，5G係統還需要適應橋接網絡中使用的環路防止方法，該方法可以完全由SDN控製

，而無需LLDP以外的任何分布式協議。

5G支持時間敏感網絡

通過在TSN和5G域上應用FRER，可以提供端到端的超可靠性，這要求兩個域上FRER端點之間的路徑不相交，如上圖所示。

在以上示例中
，我們可以看到，5G 用戶設備（UE）配置為建立兩個PDU會話，這兩個會話在5G網絡用戶麵上是冗餘的。3GPP的機製涉及到對CN和RAN節點（UPF和5G基站（gNB））的選擇
，以使兩個PDU會話的用戶麵路徑不相交。RAN可以使用雙連接特性來提供不相交的用戶麵路徑
，在這種情況下，單個UE可以通過兩個RAN節點在空中接口發送和接收數據。

對於配備多個UE的設備，也可以使用其他冗餘（包括UE冗餘），FRER端點在5G係統之外
，這意味著5G係統不需要自己指定FRER功能。而且
，邏輯結構並不限製實施方案，包括使用同一個物理設備作為終端站和UE。

對於TSN來說，隻有當資源管理為沿整個路徑的每個躍點分配網絡資源時，才能滿足TSN流的要求。與TSN配置（802.1Qcc）相一致，這也是通過5G係統和集中式網絡配置（CNC）之間的交互來實現的（請參見上圖）。5G係統和集中式網絡配置之間的接口允許後者學習5G虛擬網橋的特性
，並允許5G係統根據從集中式網絡配置接收的信息建立具有特定參數的連接。

有限的延遲時間需要來自5G係統的延遲時間一定是確定的，就像TSN和5G域上的QoS校正一樣。需要注意的是，5G係統可以在組件之間提供直接的無線躍點，否則這些躍點則需要通過傳統工業有線網絡中的多個躍點進行連接。無論如何
，對於5G來說最重要的因素是需要提供確定性的延遲時間
，隻有這樣，集中式網絡配置（CNC）可以發現和利用5G係統所支持的TSN功能。

在5G虛擬網橋充當TSN網橋時，5GS會根據流量整形（802.1Qbv）模擬時控分組傳送。對於5G控製麵而言，5G係統應用功能（AF）中的TT從CNC接收TSN流量類別的傳輸時間信息。在5G用戶麵中
，UE的TT和UPF的TT可以相應地調節基於時間的分組傳輸。TT內部細節還需要3GPP來規定。例如，每個流量類別的播控（去抖動）緩衝區可以是一種解決方案。AF和策略控製功能（PCF）則將不同的TSN流量類別映射到不同的5G QoS標識符（5QI），作為兩個域之間QoS校正的一部分，並根據其QoS要求對不同的5QI進行處理。

時間同步

時間同步是所有移動數據網絡中的關鍵組成部分（上圖中藍色的5G係統時鍾所示）。在5G-TSN混合的工業網絡中提供時間同步是完全全新的方法

，在大多數情況下
，無論TSN橋接網絡是否將其用於內部操作
，最終設備都需要一個參考時間

，並且
，如果其他網橋也使用基於時間的TSN功能（例如流量整形（802.1Qbv）），那麼，它們也需要參考時間。上圖中藍色時鍾表明網橋和終端站都是時間同步的。

從之前的文章中

，我們可以知道
，在實際使用中
，基於TSN的工業自動化係統往往使用IEEE802.3AS所定義的廣義的精確時鍾同步係統（ gPTP）作為默認的時間同步解決方案，因此5G係統需要與所連接的TSN網絡的gPTP互通。這時，5G係統可以作為虛擬的gPTP時間感知係統，並支持通過5G用戶麵TT在終端站和網橋之間轉發gPTP時間同步信息，並且還考慮了在時間同步過程中5G係統的停留時間。在一些特殊的情況下，5G係統時鍾可以充當主時鍾時
，不僅為5G提供參考時間，而且還為整個係統中的其他設備（包括連接的TSN橋和終端站）提供參考時間。

對dui於yu分fen布bu範fan圍wei廣guang泛fan的de網wang絡luo係xi統tong而er言yan，目mu前qian我wo國guo的de北bei鬥dou係xi統tong已yi經jing能neng夠gou提ti供gong納na米mi級ji別bie的de時shi間jian同tong步bu，相xiang信xin未wei來lai這zhe也ye不bu失shi為wei工gong業ye網wang絡luo係xi統tong時shi間jian同tong步bu的de一yi個ge方fang式shi。

總體而言
，當前已經完成和未來即將完成的5G標準解決了5G-TSN集成所需的關鍵方麵。

5G和TSN的結合是未來智能工廠的需求

5G和時間敏感網絡TSN相結合可以滿足工業4.0的苛刻的網絡要求。5G-TSN集成也是未來工業網絡應用重要的議題之一。我們從以上的介紹中可以看出，5G和TSN的de結jie合he極ji其qi適shi合he智zhi能neng工gong廠chang，因yin為wei這zhe二er者zhe都dou具ju有you高gao可ke靠kao性xing和he低di延yan遲chi性xing。也ye就jiu是shi說shuo，在zai未wei來lai的de實shi際ji使shi用yong中zhong必bi將jiang會hui將jiang兩liang種zhong技ji術shu集ji成cheng並bing應ying用yong，為wei用yong戶hu提ti供gong端duan到dao端duan的de網wang絡luo解jie決jue方fang案an，以yi滿man足zu工gong業ye需xu求qiu。

通過無線5G和有線TSN域而集成的時間同步為工業網絡點對點的傳輸應用提供了參考時間。5G還集成了工業應用中使用的TSN工具
，並提供超可靠的低延時特性。5G和TSN網段在不相交的轉發路徑可以保證端到端傳輸的超可靠性和高可用性。

因此
，我們可以說，從根本上講，5G和TSN包括工業自動化場景中的聯合應用所需的關鍵技術，並且具有極高的可用性。

CC-Link IE TSN在(zai)追(zhui)隨(sui)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)和(he)時(shi)間(jian)敏(min)感(gan)網(wang)絡(luo)的(de)發(fa)展(zhan)上(shang)，也(ye)將(jiang)步(bu)步(bu)緊(jin)趨(qu)
，目(mu)前(qian)也(ye)正(zheng)積(ji)極(ji)參(can)與(yu)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)的(de)探(tan)索(suo)與(yu)研(yan)究(jiu)
，或(huo)將(jiang)在(zai)不(bu)久(jiu)推(tui)出(chu)了(le)相(xiang)關(guan)無(wu)線(xian)模(mo)塊(kuai)，隨(sui)著(zhe)移(yi)動(dong)網(wang)絡(luo)對(dui)於(yu)超(chao)低(di)延(yan)時(shi)性(xing)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)支(zhi)持(chi)，必(bi)定(ding)也(ye)將(jiang)逐(zhu)步(bu)跟(gen)隨(sui)智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)的(de)腳(jiao)步(bu)而(er)不(bu)斷(duan)完(wan)善(shan)。