Video, der forklarer TSN-teknologien
Hvad menes der med Time Sensitive Networking? YouTube

Hvad menes der med Time Sensitive Networking?

Time-Sensitive Networking er et sæt af standarder, der skal forbedre realtidsegenskaberne i tidens Ethernet-netværk. Der er altså tale om flere enkeltstandarder, der aktuelt defineres i TSN Task Group i standardiseringsorganisationen IEEE 802.1.

Ethernet TSN er dog ingen selvstændig kommunikationsprotokol, men definerer funktioner. Disse funktioner kan benyttes af forskellige protokoller såsom OPC UA eller PROFINET.

Video: TSN muliggør konvergens fra IT og OT

TSN muliggør konvergens fra IT og OT

Den nye TSN-standards fordele og egenskaber

Dataoverførsel af realtidskritiske anvendelser (f. eks. hurtige reguleringer, signalregistrering i energinet eller Motion Control) og dataintensive applikationer (f. eks. videostreams eller IT-systemer) realiseres i dag i separate netværk for at forhindre en gensidig påvirkning. Den tiltagende fleksibilisering og digitalisering af arbejdsprocesser gjorde imidlertid en øget sammensmeltning af IT og OT nødvendig og dermed en sammenføring af de hidtil separate systemer.

Gennem udvidelsen og tilpasningen af eksisterende Ethernet-standarder skaber TSN en konvergens mellem informationsteknologi (IT) og den industrielle driftsteknik (OT) i industrielle netværk. På den måde kan både realtidskritiske data og dataintensive applikationer (f.eks. videostreams) realiseres via et fælles Ethernetkabel, uden at de forstyrrer hinanden.

TSN-teknologiens funktionsmåde

TSN er baseret på tre kernemekanismer, der defineres i forskellige standarder.

Interaktivt Image Map: Tre kernemekanismer inden for netværkskonvergens
Tidssynkronisering
Ved tidssynkronisering fastlægges alle de deltagende enheders ure og synkroniseres til styringens cyklus for at afstemme sender og applikation i netværket efter hinanden (standarden IEEE 802.1AS-2019: Time & Cycle Synchronisation).
Scheduling og Traffic Shaping
Styring af den realtidskritiske og ikke-realtidskritiske dataforekomst ved hjælp af Scheduling og Traffic Shaping. Alle implicerede enheder arbejder her efter de samme regler (standard IEEE 802.1Q-2018 med udvidelser til Scheduled Traffic, Frame Preemption og Streams).
Valg af kommunikationsstier, reservering af den tilgængelige båndbredde og fejltolerance
Valget af kommunikationsstier, reservering af den tilgængelige båndbredde og fejltolerance sker efter de samme regler for alle deltagende enheder (standarderne IEEE 802.1Q-2018 og 802.1CB: Seamless Redundancy).

Al realtidskritisk kommunikation i netværket organiseres i såkaldte streams, som - alt efter behov og prioritering af den pågældende datapakke - råder over en bestemt Quality of Service (båndbredde, latens osv.). Streams skal reserveres før brugen, så den tilgængelige båndbredde kan afprøves i relation til andre streams. En netværksmanagement-engine, også kaldet Centralized Network Controller eller CNC (f.eks. i styringen) udlæser topologien, beregner streams og konfigurerer netværket i overensstemmelse hermed.

Topologi: TSN-stream fører fra talker til listener
TSN-stream fører fra talker til listener
Topologi: Netværksmanagement-engine konfigurerer netværket
Netværksmanagement-engine konfigurerer netværket
Topologi: Konvergent TSN-netværk med forskellige protokoller
Konvergent TSN-netværk med forskellige protokoller
Frame Preemption
Frame Preemption
Topologi: Tidssynkronisering
Tidssynkronisering

PROFINET og OPC UA via TSN

Time-Sensitive Networking muliggør samtidig overførsel af flere automatiserings- og IT-protokoller i et konvergent netværk.

De mest diskuterede protokoller er her PROFINET og OPC UA, men også andre systemer som f. eks. CC-Link IE er specificerede til brug med TSN. For at disse protokoller ikke skal forstyrre hinanden i et netværk, skal de forenes i en fælles profil, såsom TSN-mekanismer i netværket. Oprettelse af denne profil sker for tiden over hele linjen i en fælles IEC- og IEEE- arbejdsgruppe, IEC/IEEE 60802-IA.

Infografik: Fælles TSN-profil iht. IEC/IEEE 60802 – IA

Fælles TSN-profil iht. IEC/IEEE 60802 – IA

I PROFINET-standarden er brugen af TSN-standarder ("Streams & Configuration", "Time & Cycle Synchronisation" og "Frame Preemption") allerede specificeret fra version 2.4. De tilsvarende IEEE-standarder er her blevet anvendt, således at de grundlæggende PROFINET-egenskaber bibeholdes. I overensstemmelse hermed udvikles allerede i dag enheder med PROFINET TSN-profil, som vil være disponible på markedet inden for kort tid.

Standardiseringen ved OPC UA i kombination med TSN sker for tiden inden for rammerne af det såkaldte Field Level Communication (FLC)-initiativ, der udgår fra OPC Foundation. Så snart standardiseringen er afsluttet, vil der også her blive udviklet enheder, der understøtter OPC UA PubSub i forbindelse med TSN.

Vores engagement inden for TSN

Phoenix Contact tager del i alle relevante standardiseringsorganisationer som f. eks. OPC Foundation eller PI-International og arbejder aktivt med i implementeringen af standarderne udarbejdet i IEC/IEEE-60802. Endvidere udarbejder og udvikler vi hertil allerede egne enheder og systemløsninger for at kunne tilbyde et altomfattende TSN-produktprogram til industriel automatisering. Således skaber vi mulighed for en gennemgående netsammenkobling af IT og OT, men også af forskellige sektorer i medfør af All Electric Society.

Flere nye kommunikationsteknologier Gennemgående kommunikation helt ud i felten

I mange udvalg og standardiseringsprojekter opstår der i øjeblikket nye kommunikationsstandarder som OPC UA, TSN, SPE og 5G. Disse nye teknologier skal ikke ses som uafhængige af hinanden, men udgør som et samlet hele fremtiden for kommunikation.
Som teknologisk førende med mere end 30 års erfaring inden for industriel kommunikationsteknologi er Phoenix Contact involveret i alle vigtige standardiseringsudvalg. Her er vi beskæftigede med for dig at udforme den nye, producentuafhængige kommunikationsstandard til automatisering.

På vores sider kan du få mere at vide om de nye standarder.