Mitä Time Sensitive Networkingillä tarkoitetaan?
Time Sensitive Networking on joukko standardeja, jotka parantavat nykyisten Ethernet-verkkojen reaaliaikaominaisuuksia. Siinä on siis kyse useista yksittäisistä standardeista, jotka IEEE 802.1 -standardointiorganisaation TSN Task Group -ryhmä määrittelee.
Ethernet TSN ei kuitenkaan ole itsenäinen tiedonsiirtoprotokolla, vaan se määrittelee ominaisuudet. Eri protokollat (kuten OPC UA tai PROFINET) voivat puolestaan hyödyntää näitä ominaisuuksia.
TSN yhdistää IT- ja OT-verkkoja
Uuden TSN-standardin edut ja ominaisuudet
Reaaliaikaisuutta (kuten nopeita säätöjä, energiaverkkojen signaalien keruuta tai liikkeentunnistusta) edellyttävien sovellusten ja tietointensiivisten sovellusten (kuten videostriimi- ja IT-järjestelmien) tiedonsiirto toteutetaan tällä hetkellä erillisissä verkoissa, jotta ne eivät pääse vaikuttamaan toisiinsa haitallisesti. Työprosessien joustavoittamisen ja digitalisoimisen lisääntyminen vaatii kuitenkin IT:n ja OT:n sulauttamista toisiinsa entisestään ja siten tähän asti erillisten järjestelmien yhdistämistä.
Nykyisiä Ethernet-standardeja laajentamalla ja mukauttamalla TSN yhdistää informaatioteknologiaa (IT) ja operatiivista teknologiaa (OT) teollisuusverkoissa. Siten sekä reaaliaikaisuutta edellyttäviä että tietointensiivisiä sovelluksia (kuten videostriimijärjestelmiä) voidaan käyttää saman Ethernet-kaapelin kautta ilman, että ne aiheuttavat keskinäishäiriötä.
TSN-teknologian toimintaperiaate
TSN perustuu kolmeen ydinmekanismiin, jotka määritellään eri standardeissa.
Kaikki reaaliaikaisuutta edellyttävä tiedonsiirto järjestetään verkossa niin sanottuihin striimeihin, joiden käytettävissä on kulloisenkin datapaketin tarpeen ja priorisoinnin mukaan tietty palvelunlaatu (quality of service), kuten kaistanleveys ja viive. Striimit on varattava ennen käyttöä, jotta käytettävissä oleva kaistanleveys voidaan tarkistaa suhteessa muihin striimeihin. Verkonhallintamoduuli, tunnetaan myös nimellä Centralized Network Controller tai CNC, (esimerkiksi ohjauksessa) lukee topologian, määrittää striimit ja konfiguroi verkon asianmukaisesti.
Pöytäkirjat TSN:n kautta
Time Sensitive Networking mahdollistaa useiden automaatio- ja IT-protokollien siirron samanaikaisesti yhdessä yhdistyvässä verkossa.
Tässä yhteydessä usein mainittuja protokollia ovat PROFINET ja OPC UA, mutta TSN-tekniikan kanssa käyttöä varten on määritetty myös muita järjestelmiä, kuten CC-Link IE. Jotta nämä protokollat eivät aiheuta häiriöitä toisilleen samassa verkossa, niiden on sovittava yhteisestä profiilista eli siitä, miten TSN-mekanismeja käytetään verkossa. IEC- ja IEEE-standardien yhteinen työryhmä IEC/IEEE 60802-IA työskentelee parhaillaan tämän profiilin määrittämiseksi.
Yhteinen TSN-profiili IEC/IEEE 60802 -standardin mukaan – IA
PROFINET-standardissa on määritetty TSN-standardien ("Streams & Configuration", "Time & Cycle Synchronisation´" ja "Frame Preemption") käyttö jo 2.4-versiosta alkaen. Vastaavat IEEE-standardit otettiin käyttöön siten, että PROFINETin keskeisimmät ominaisuudet säilyivät. Jo nyt kehitetään PROFINET TSN -profiilin sisältäviä laitteita, joita on pian saatavilla markkinoilla.
OPC UA -protokollan standardointia TSN-tekniikan kanssa tehdään tällä hetkellä OPC Foundationin Field Level Communication (FLC) -aloitteen pohjalta. Kun standardointi on valmis, ryhdytään myös kehittämään laitteita, jotka tukevat OPC UA PubSub -tiedonsiirtoa TSN-tekniikan kanssa.
Panotuksemme TSN-tekniikkaan
Phoenix Contact on jäsenenä kaikissa tärkeissä standardointiorganisaatioissa, kuten OPC Foundationissa ja PI-Internationalissa, ja toimii aktiivisesti IEC/IEEE-60802-standardointikomiteassa käsiteltävien standardien käyttöönoton parissa. Lisäksi suunnittelemme ja kehitämme jo omia laitteita ja järjestelmäratkaisuja, jotta voimme tarjota kattavan TSN-tuotevalikoiman teollisuudeen automatisointiin. Näin edistämme IT- ja OT-verkkojen yhdistämisen lisäksi myös eri sektorien verkottamista All Electric Society -vision hengessä.
Muut uudet tiedonsiirtotekniikat Yhtenäinen tiedonsiirto kentälle asti
Tällä hetkellä useissa toimikunnissa ja standardointihankkeissa kehitetään uusia tiedonsiirtostandardeja, kuten OPC UA-, TSN-, SPE- ja 5G-standardeja. Näitä uusia teknologioita ei kuitenkaan tule nähdä toisistaan riippumattomina, vaan ne yhdessä muodostavat tulevaisuuden tiedonsiirron.
Phoenix Contactilla on teknologiajohtajana yli 30 vuoden kokemus teollisuuden tiedonsiirtotekniikan alalta, ja se on mukana kaikissa tärkeissä standardointikomiteoissa. Niissä suunnittelemme sinulle uutta, eri valmistajille sopivaa automaation tiedonsiirtostandardia.
Lue sivustoltamme lisää uusista standardeista.
