淺談5G時效性網路(TSN)的技術和應用領域

作者: 李啟榮 發佈時間:2021-07-20
產業分類: 智慧製造
文章分類: 技能觀測
文章標籤: 5G
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時效性網路、感時網路(Time Sensitive Network, TSN)為5G在工商業關注的發展項目,藉由5G低延遲的特性,減少傳感器回應時間的誤差,此一特性對於需要即時傳輸的訊號、指令、影像非常重要,才能遠端即時監控和遙控。TSN也帶動了機器人、遠端醫療、工業自動化、自駕車等技術突破,藉由更少的誤差來實現更準確、更安全的5G服務。

 

TSN技術特色探討

TSN最早由IEEE所提出,其目的為了解決無線傳輸過程中可能造成的資料流失、延遲等問題,造成遠端儀器和裝置無法跟中樞伺服器分毫不差同步運作的困擾;但因為TSN有不同的場域需求,對傳輸延遲的靈敏度和容許值需求也有不同的標準,來兼顧裝置效能和使用者需求。

 

表1:TSN不同的使用情境與靈敏度需求

資料來源: (Leyrer & Veris, 2020)

 

在車用雷達和工具機等5G場域中,TSN可藉由5G提供的大頻寬,來實現較少的抖動和延遲,減少封包前後傳輸的差距;同時TSN傳感器可藉由大量部署,例如工具機,除了能及時收發指另外,也能及時回傳廠區機具內的運作狀態,有利於遠端遙控、監測、管理與保養。

 

TSN應用領域探討

藉由5G帶動TSN的發展,以及TSN的預期實證場域發酵,傳統製造業也希望藉由TSN,來實施轉型並對變為智慧製造業,提升運作效率和準確率;為了擁抱TSN,製造業也著手引入與TSN相容的設備,將自身場域成為TSN實證場域、煥然一新。

以食品業而言,可藉由TSN的「時間戳記(Timestamp)」特性確保食品的品質和產品追蹤;汽車製造業場域由於有眾多的裝配機具,需要倚靠TSN達到組裝過程中分毫不差的協調,以及精準的裝配作業;以工具機而言,TSN也有助於簡化設計,精準控制工具機的多軸連動;而半導體場域除了需要TSN維持機具同步作業外,還有大量資料傳輸的需求,TSN有助於協調廠區各個單元的協調作業、前後連動,來保障產品品質、作業效率和準確率。

 

小結

TSN現階段的實證場域仍以製造業為主,並預計搭配5G專網,為製造業提供「殺手級」的運用;日後隨著TSN逐漸普及,有望走進民間與家用的使用情境,例如車聯網、智慧家電等,可藉由TSN提供分毫不差的精準控制,讓TSN串接的智慧家電、聯網裝置、車用電腦,能遠端收發精準的指令和數據,大大提升民眾生活的便利性。

 

 

 

 

參考來源:

  1. Greenfield, D. (2020, December 1). Using Time-Sensitive Networking to Improve Productivity. Retrieved from Automation World: https://www.automationworld.com/communication/article/21204966/using-timesensitive-networking-to-improve-productivity
  2. Leyrer, T., & Veris, P. (2020, April). Time-sensitive Networking for Industrial Automation. Retrieved from Texas Instrument: https://www.ti.com/lit/wp/spry316b/spry316b.pdf?ts=1624679937217

 

 

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