Vídeo explicativo de la tecnología TSN
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¿Qué significa Time Sensitive Networking?

Time Sensitive Networking es un conjunto de estándares que debe mejorar las propiedades de tiempo real de las redes Ethernet actuales. Por tanto, se trata de varios estándares individuales, que actualmente se definen en el TSN Task Group de la organización de normalización IEEE 802.1.

Sin embargo, Ethernet TSN no es un protocolo de comunicación independiente, sino que define funciones. Estas funciones pueden utilizarlas a su vez diferentes protocolos como OPC UA o PROFINET.

Vídeo: TSN permite la convergencia de IT y OT

TSN permite la convergencia de IT y OT

Ventajas y propiedades del nuevo estándar TSN

Actualmente, la transmisión de datos de aplicaciones críticas en tiempo real (por ejemplo, controles rápidos, adquisición de señales en redes eléctricas o control de movimiento) y de aplicaciones de uso intensivo de datos (por ejemplo, streaming de vídeo o sistemas informáticos) se realiza en redes separadas para evitar interferencias mutuas. No obstante, la flexibilización y digitalización cada vez mayores de los procesos de trabajo requerían una mayor fusión de IT y OT y con ello una combinación de los sistemas separados hasta ahora.

Mediante la ampliación y la adaptación de los estándares Ethernet existentes, TSN logra una convergencia entre la tecnología de la información (IT) y la tecnología operativa industrial (OT) en redes industriales. De este modo, pueden lograrse datos críticos en tiempo real así como aplicaciones con gran cantidad de datos (p. ej. streaming de vídeo) mediante un cable Ethernet común sin que se interfieran mutuamente.

Funcionamiento de la tecnología TSN

TSN se basa en tres mecanismos clave que se definen en distintos estándares.

Mapa de imágenes interactivo: tres mecanismos clave de la convergencia de red
Sincronización de tiempo
La sincronización horaria consiste en ajustar los relojes de todos los equipos participantes y sincronizarlos con el ciclo del sistema de control para que coincidan con el transmisor y la aplicación en la red (norma IEEE 802.1AS-2019: Time & Cycle Synchronisation).
Planificación y Traffic Shaping
Control del tráfico de datos críticos y no críticos en tiempo real con la ayuda de la programación y Traffic Shaping. Para ello, todos los equipos implicados funcionan según las mismas normas (norma IEEE 802.1Q-2018 con ampliaciones sobre Scheduled Traffic, Frame Preemption y Streams).
Selección de rutas de comunicación, reserva del ancho de banda disponible y tolerancia de error
La selección de rutas de comunicación, la reserva del ancho de banda disponible y la tolerancia de error se realizan según las mismas normas para todos los equipos participantes (normas IEEE 802.1Q-2018 y 802.1CB: Seamless Redundancy).

Todas las comunicaciones críticas en tiempo real en la red se organizan en los llamados streams, a los que se proporciona una determinada calidad de servicio (ancho de banda, latencia, etc.) en función de la demanda y la priorización del respectivo paquete de datos. Los streams deben reservarse antes de su uso para poder comprobar el ancho de banda disponible en relación con otros streams. Un motor de gestión de redes, también denominado Centralized Network Controller o CNC, (p. ej. en el sistema de control) lee la topología, calcula los streams y configura la red de forma correspondiente.

Topología: el stream TSN conduce del interlocutor al oyente
El stream TSN conduce del interlocutor al oyente
Topología: el motor para la gestión de redes configura la red
El motor para la gestión de redes configura la red
Topología: red TSN convergente con distintos protocolos
Red TSN convergente con distintos protocolos
Frame Preemption
Frame Preemption
Topología: sincronización de tiempo
Sincronización de tiempo

PROFINET y OPC UA mediante TSN

Time Sensitive Networking permite una transmisión simultánea de varios protocolos de automatización e IT en una red convergente.

Los protocolos más frecuentes son en este caso PROFINET y OPC UA, pero también hay otros sistemas como CC-Link IE especificados para el uso con TSN. Para que estos protocolos no se interfieran mutuamente en una red, debe acordar un perfil común de cómo se utilizan los mecanismos TSN en la red. La creación de este perfil se produce en la actualidad principalmente en un grupo de trabajo común de IEC e IEEE, la IEC/IEEE 60802-IA.

Infografía: Perfil TSN común según IEC/IEEE 60802 – IA

Perfil TSN común según IEC/IEEE 60802 – IA

En la norma PROFINET se especifica el uso de normas TSN ("Streams & Configuration", "Time & Cycle Synchronisation" y "Frame Preemption") ya a partir de la versión 2.4. Las normas IEEE correspondientes se implementaron en este caso de modo que se mantienen las propiedades básicas de PROFINET. Por tanto, hoy en día ya se desarrollan equipos con perfil TSN PROFINET, que estarán disponibles en el mercado en un futuro próximo.

La normalización con OPC UA en combinación con TSN se produce actualmente en la denominada iniciativa Field Level Communication (FLC) de la OPC Foundation. Una vez ha finalizado la normalización, aquí también se desarrollan los equipos correspondientes, que soportan OPC UA PubSub en combinación con TSN.

Nuestro compromiso en el ámbito de TSN

Phoenix Contact participa en todas las organizaciones de normativa relevantes, como la OPC Foundation o la PI-International, y trabaja de forma activa en la implementación de las normas elaboradas en la IEC/IEEE-60802. Además, en este sentido ya elaboramos y desarrollamos equipos y soluciones de sistema propios para ofrecer una completa gama de productos TSN para la automatización industrial. De este modo, hacemos posible una interconexión completa de IT y OT, pero también de distintos sectores en el sentido de la All Electric Society.

Otras nuevas tecnologías de comunicación Comunicación universal hasta el campo

En estos momentos, en muchos gremios y proyectos de estandarización están surgiendo nuevos estándares de comunicación como OPC UA, TSN, SPE y 5G. Estas nuevas tecnologías no se deben abordar de manera independiente, sino que forman juntas la comunicación del futuro.
Como líder tecnológico con más de 30 años de experiencia en el ámbito de la tecnología de comunicación industrial, Phoenix Contact participa en todos los organismos de normalización importantes. En ellos, contribuimos a elaborar para usted el nuevo estándar de comunicación universal para la automatización.

En nuestras páginas obtendrá más información sobre los nuevos estándares.