来源：TSNLAB 微信公众号
写在前面，TSN组态协同实践案例的关键特征：
1、没有对端侧设备的软硬件升级提出要求；
2、开发工作主要在自动化软件上完成 - 这里体现了OT工程师和IT工程师的配合；
3、不改变工业用户的现有使用习惯。
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读过《端到端的TSN方案需要TSN端设备吗？》、《加速TSN应用的两个路径：流量自学习与组态协同》的读者一定了解这样一个结论：当TSN端设备和网络设备协同工作时，TSN端到端的效果是最好的（包括有界低时延的保障、易用性等）。
这里的协同，就体现在“控制面协同”和“数据面协同”上。前者是易用性的关键，而后者则影响有界低时延的保障性能。
控制面协同：
为便于理解，我们再次使用这张图：
用户和网络交互信息的接口，TSN标准中叫做用户网络接口（UNI，User-Network Interface）。在纯分布式模型中，这个接口具体通过网络协议夹带信息实现，如多流注册协议（MSRP，Multiple Stream Registration Protocol），正在制定的资源分配协议（RAP，Resource Allocation Protocol）等；在分布式用户、集中式网络模型中，这个接口存在于用户端设备和集中式网络配置（CNC，Centralized Network Configuration）控制器之间；在纯集中式模型中，这个接口存在于代表用户的集中式用户配置（CUC，Centralized User Configuration）控制器和CNC控制器之间。对于后两种情况，标准TSN并未限定接口的具体形式，例如可以通过RESTCONF、NETCONF协议实现。
相比于UNI的实现机制而言，更重要的是它在TSN方案部署流程中的位置，和具体要传递的重要信息。端网协同的TSN方案部署流程说起来非常简单，三步：用户声明信息（需求），网络进行资源预留（配置），用户发送报文。用户与网络的交互，在第一、第三步中都存在。在第一步中，用户要告知网络最重要的信息，就是我的流量从哪儿来（源地址）、到哪儿去（目的地址），流量的特征，对时延保障（上限）的需求。其中，流量的特征（TSpec，TrafficSpecification）在UNI标准定义中，通过周期、每周期的最大报文数量、报文最大长度进行描述。在第三步中，网络要告知用户，资源预留是否成功。如果成功，用户随后发出来的报文，就能够得到网络提供的保障。
TSN还提供了一种TSpec的扩展，用户可以额外告知网络，在每个周期内，可以在特定的时间段内执行信息的发送。而网络结合对资源预留的整体设计，给用户指定一个具体的发送时间。例如，用户告知网络，需要以每100ms为周期，发送1个不长于1000Byte的报文，并且可以在每个周期的0-20ms之间执行发送；网络最终反馈用户，请在每个周期的第10ms发送报文。
由于上述流程，是通过在用户和网络之间交互协议信息完成的，和用户业务本身所需要的报文传输无关，所以在网络的视角下，我们称其为控制面的协同。
数据面协同：
端和网在数据面的协同，是控制面实现了正确交互、网络完成了配置之后的自然结果。具体说明，在一个网络设备的出端口A的队列a上，规划了使用CBS来承载10条流，而这10条流通过TSpec折合出来的总带宽，一定不大于该队列a所述的CBS class的配置参数IdleSlope；或规划了使用一个ATS scheduler来承载10条流，那这10条流通过TSpec折合出来的总带宽，一定不大于该ATS scheduler的配置参数CommittedInformationRate。
再以使用门控调度为例。例如A、B两个端设备，都需要以每100ms为周期发送报文，且可以在每个周期的0-20ms之间执行发送。A、B两个设备发出的报文需要在同一个网络设备的出端口A上竞争转发时间，网络通过规划，决定让A设备在0ms发送报文，让B设备在5ms发送报文，则可以避免这种竞争。
由于我们在《加速TSN应用的两个路径：流量自学习与组态协同》一文中已经表达了，需要在不更改现有端设备的条件下实现端到端TSN部署，所以，组态协同方案及其实践，主要体现在控制面协同。
组态协同方案的效果，用一句话就可以表达：用户在使用工业自动化软件进行设备组态时，TSN控制面的所有工作在同期就完成了。
OPC UA + TSN 组态协同方案：
基于open62541开发OPC UA控制系统，与TSN进行协同的核心思想如下图所示。具体来讲，TSN配置中间件提供接口供OPC UA程序调用，从而使端设备具备“分布式用户、集中式网络配置模型”中与TSN网络进行标准化交互的能力。
具体实现的系统如下：TSN中间件以C语言库的形式提供函数功能，在用户开发OPC UA和EtherCAT主站时被调用，从而主站具备将关键流量特征（TSN时间同步下的周期定时发送）和需求信息上报网络的能力；网络控制器CNC以网络和流量信息为输入，编排出TSN门控信息，自动下发配置；用户端设备发出的各关键流，与其对应路径上交换机的门控状态匹配，保障有界低时延，实现了一套传送带切割的模拟自动化系统。
61499 + TSN 组态协同方案：
下图为某61499软件的组态界面，已支持TSN功能。工作原理很简单：61499软件后台可以调取关键流量的特征信息，从而转递给软件后台的TSN网络配置模块；后者基于流量信息，一方面可以识别这些关键流，另一方面对这些关键流使用相应的TSN调度机制，从而保障其有界时延、零丢包。
用户操作过程如下：
1、将网段设置为TSN，端设备连接在这个网段上；
2、在设备栏选择TSN交换机，拖入组态界面，连接到网段上；
3、输入交换机的IP地址等基本信息；
一键配置使能TSN。
上述两个案例的详细信息亦可参考TSN测试床汇总 （截止2023.12）。
这样的实践案例，给加速TSN的应用落地带来打了一剂强心针。回顾最前面写到的关键特征，相信大家会有更好的体会：
1、没有对端侧设备的软硬件升级提出要求；
2、开发工作主要在自动化软件上完成 - 这里体现了OT工程师和IT工程师的配合；
3、不改变工业用户的现有使用习惯。