Videoclip explicativ pentru tehnologia TSN
Ce înseamnă Time-Sensitive Networking? YouTube

Ce înseamnă Time-Sensitive Networking?

Time-Sensitive Networking este un set de standarde pentru îmbunătățirea proprietăților de prelucrare în timp real ale rețelelor de Ethernet din prezent. Prin urmare, este vorba despre mai multe standarde individuale, care sunt definite la momentul de față în TSN Task Group al organizației de standardizare IEEE 802.1.

Ethernet TSN nu este un protocol de comunicare independent, ci definește funcții. Aceste funcții pot fi folosite de diferite protocoale, precum OPC UA sau PROFINET.

Video: TSN facilitează convergența IT și OT

TSN facilitează convergența IT și OT

Avantaje și proprietăți ale noilor standarde TSN

Transferul de date pentru aplicații în timp real (de exemplu control în circuit închis rapid, înregistrarea semnalelor în rețele de energie sau controlul mișcărilor) și aplicații care folosesc cantități mari de date (de exemplu fluxuri de redare video sau sisteme IT) este realizat în prezent în rețele separate, pentru a evita influențarea unei aplicații de către cealaltă. Gradul din ce în ce mai mare de flexibilizare și digitalizare a proceselor de lucru necesită, de asemenea, un grad din ce în ce mai mare de fuziune între IT și OT, precum și o combinare a sistemelor care în prezent sunt separate.

Prin extinderea și ajustarea standardelor Ethernet existente, TSN realizează o convergență a tehnologiei informației (IT) și a tehnicii de operare industriale (OT) în rețele industriale. Astfel, datele care necesită transmiterea în timp real și aplicațiile cu cantități mari de date (de exemplu fluxurile de redare video) folosesc un cablu Ethernet comun, fără a provoca interferențe.

Mod de funcționare al tehnologiei TSN

TSN este bazat pe trei mecanisme centrale, care sunt definite în diferite standarde.

Imagine interactivă: Trei mecanisme centrale pentru convergența rețelei
Sincronizare timp
La sincronizarea timpului, ceasurile tuturor aparatelor utilizate sunt identificate și sincronizate cu ciclul controlerului, pentru a armoniza emițătorul și aplicația în rețea (Standard IEEE 802.1AS-2019: Time & Cycle Synchronisation).
Programarea și configurarea traficului
Controlul volumelor de date care necesită prelucrare în timp real și al celor care nu necesită prelucrare în timp real este realizat cu ajutorul programării și configurării traficului. În acest sens, este necesară desfășurarea lucrărilor la toate aparatele utilizate după aceleași regulamente (standard IEEE 802.1Q-2018 cu completări pentru traficul neregulat, preemțiunea cadrului și fluxuri de redare).
Selectarea căilor de comunicare, rezervarea lățimii de bandă disponibile și toleranțe eroare
La selectarea căilor de comunicare, rezervarea lățimii de bandă disponibile și toleranțele erorilor se aplică aceleași regulamente pentru toate aparatele utilizate (Standardele IEEE 802.1Q-2018 și 802.1CB: Seamless Redundancy).

Toate comunicările în timp real din rețea sunt organizate în așa numite fluxuri de redare, care, în funcție de necesități și de prioritatea pachetelor de date, oferă un anumit nivel de Quality-of-Service (lățime de bandă, latență, etc.). Fluxurile de redare trebuie să fie rezervate înainte de utilizare, pentru ca lățimea de bandă disponibilă să poată fi verificată în relație cu alte fluxuri de redare. Un motor pentru managementul rețelei, denumit și Centralized Network Controller sau CNC (de exemplu în controler) citește topologia, calculează fluxurile de redare și configurează rețeaua în mod corespunzător.

Topologie: Fluxul de redare TSN se realizează de la vorbitor la ascultător
Fluxul de redare TSN se realizează de la vorbitor la ascultător
Topologie: Motorul pentru managementul rețelei configurează rețeaua
Motorul pentru managementul rețelei configurează rețeaua
Topologie: Rețea TSN convergentă cu diferite protocoale
Rețea TSN convergentă cu diferite protocoale
Frame Preemption
Frame Preemption
Topologie: Sincronizare timp
Sincronizare timp

PROFINET și OPC UA prin TSN

Time-Sensitive Networking facilitează transferul simultan al mai multor protocoale de automatizare și IT într-o rețea convergentă.

Protocoalele discutate cele mai des sunt PROFINET și OPC UA, însă și alte sisteme, de exemplu CC-Link IE sunt specificate pentru utilizarea cu TSN. Pentru ca aceste protocoale să nu provoace interferențe în cardul unei rețele, este necesară folosirea unui profil comun în rețea, precum mecanismele TSN. Crearea acestui profil este realizată în prezent în cadrul unei grupe de lucru comune pentru IEC și IEEE, IEC/IEEE 60802-IA.

Grafic informativ: Profil TSN comun conform IEC/IEEE 60802 – IA

Profil TSN comun conform IEC/IEEE 60802 – IA

În standardul PROFINET este specificată utilizarea standardului TSN („Streams & Configuration”, „Time & Cycle Synchronisation” și „Frame Preemption”) începând cu versiunea 2.4. Standardele IEEE corespunzătoare au fost implementate astfel încât să se păstreze proprietățile de bază ale PROFINET. În mod corespunzător, sunt dezvoltate chiar și prezent aparate cu profil PROFINET TSN, care vor fi disponibile pe piață în curând.

Standardizarea OPC UA în combinație cu TSN este realizată în prezent prin așa-numita inițiativă Field Level Communication (FLC) a OPC Foundation. Imediat ce standardizarea este finalizată, vor fi dezvoltate aparate corespunzătoare acesteia, care acceptă OPC UA PubSub împreună cu TSN.

Angajamentul nostru în domeniul TSN

Phoenix Contact este membru al tuturor organizațiilor relevante de standardizare, de exemplu OPC Foundation sau PI-International și lucrează în mod activ pentru implementarea standardelor dezvoltate în cadrul IEC/IEEE-60802. De asemenea, proiectăm și dezvoltăm propriile aparate și soluții de sistem pentru a oferi un portofoliu de produse TSN complet pentru automatizarea industrială. Astfel facilităm o conectare completă între IT și OT, precum și a diferitelor sectoare conform All Electric Society.

Alte tehnologii de comunicație noi Comunicare permanentă până în câmp

În multe comisii și proiecte de standardizare apar pe moment standarde de comunicație noi, precum OPC (Open Platform Communication) UA, TSN, SPE și 5G. Aceste tehnologii noi nu trebuie însă considerate independente unele de altele, ci împreună formează comunicația viitorului.
În calitate de lider în tehnologie, cu peste 30 de ani de experiență în domeniul tehnologiei de comunicație industrială, Phoenix Contact este implicată în toate comisiile importante de standardizare. În aceste comisii proiectăm pentru dumneavoastră noul standard de comunicație pentru automatizare, independent de producător.

Aflați mai multe despre noile standarde de pe paginile noastre.