Что значит Time Sensitive Networking?
Технология Time Sensitive Networking представляет собой набор стандартов, направленных на оптимизацию характеристик современных сетей Ethernet в части реального времени. То есть речь идет о нескольких отдельных стандартах, которые определяются рабочей группой TSN организации по стандартизации IEEE 802.1.
Однако Ethernet TSN не является самостоятельным протоколом связи, а только определяет функции. Функции, в свою очередь, могут использоваться различными протоколами, например, OPC UA или PROFINET.
TSN обеспечивает возможность конвергенции между ИТ и ОТ
Преимущества и характеристики нового стандарта TSN
Передача данных в критических по времени приложениях реального времени (например, быстрое регулирование, регистрация сигналов в энергетических сетях или управление перемещениями) и приложениях с большим объемом данных (например, видеопотоки или ИТ-системы) реализуется в настоящее время в отдельных сетях, чтобы исключить взаимные помехи. Однако растущая тенденция к повышению гибкости и цифровизации рабочих процессов потребовала все большего слияния ИТ и ОТ и, таким образом, слияния ранее использовавшихся по отдельности систем.
Расширение и корректировка существовавших стандартов Ethernet позволили TSN создать конвергенцию между информационными технологиями (ИТ) и промышленными операционными технологиями (OT) в промышленных сетях. Таким образом, приложения как с критически важными данными в реальном времени, так и с большим объемом данных (например, видеопотоки) могут быть реализованы через общий кабель Ethernet, не создавая помех друг для друга.
Принцип работы технологии TSN
TSN базируется на трех основных механизмах, которые определены в различных стандартах.
С этой целью вся критическая коммуникация в реальном времени организуется в сети в так называемые потоки, для которых предусмотрен определенный параметр Quality of Service (пропускная способность, время ожидания и т. д.) в зависимости от необходимости и приоритета соответствующего пакета данных. Перед использованием потоки необходимо резервировать, чтобы можно было проверить доступность полосы пропускания по отношению к другим потокам. Механизм управления сетью, также называемый Centralized Network Controller или CNC, считывает топологию (например, в контроллере), вычисляет потоки и соответствующим образом настраивает сеть.
Протоколы через TSN
Стандарт Time Sensitive Networking обеспечивает одновременную передачу нескольких протоколов автоматизации и ИТ в одной конвергентной сети.
Чаще всего речь идет о протоколах PROFINET и OPC UA, однако работа с TSN поддерживается и другими системами, например, CC-Link IE. Чтобы эти протоколы не создавали друг другу помех в одной сети, необходимо согласовать в общем профиле то, как будут использоваться механизмы TSN в сети. Создание этого профиля в настоящее время осуществляется в рамках совместной рабочей группы МЭК и IEEE, МЭК/IEEE 60802-IA.
Общий профиль TSN согласно МЭК/IEEE 60802 – IA
В стандарте PROFINET с версии 2.4 уже регламентировано использование стандартов TSN («Потоки и конфигурация», «Синхронизация времени и циклов» и «Прерывание передачи кадров»). При этом были использованы соответствующие стандарты IEEE таким образом, чтобы сохранить основные характеристики PROFINET. Соответственно, устройства с профилем TSN для PROFINET разрабатываются уже сегодня и будут доступны на рынке в ближайшем будущем.
Стандартизация для OPC UA в сочетании с TSN в настоящее время проходит в рамках так называемой инициативы Field Level Communication (FLC) Фонда OPC. После завершения стандартизации, здесь так же будут разработаны соответствующие устройства, поддерживающие OPC UA PubSub в сочетании с TSN.
Наша деятельность в области TSN
Phoenix Contact принимает участие во всех основных организациях по стандартизации, таких как Фонд OPC и PI International, и активно занимается реализацией стандартов, разработанных в МЭК/IEEE-60802. Кроме того, компания уже работает над проектированием и разработкой собственных устройств и системных решений, чтобы предложить полный ассортимент продуктов TSN для промышленной автоматизации. Таким образом, компания позволит интегрировать в единую сеть ИТ и ОТ, в том числе относящихся к различным секторам в понимании полностью электрифицированного общества.
Другие новые технологии связи Полная связь до полевого уровня
Во многих комитетах и проектах стандартизации в настоящее время создаются новые стандарты коммуникации, например, OPC UA, TSN, SPE и 5G. Однако эти новые технологии нельзя рассматривать независимо друг от друга, все вместе они создают коммуникационную концепцию будущего.
В качестве лидера в области технологий с более чем 30-летним опытом в области промышленной технологии связи, Phoenix Contact принимает участие во всех важных комитетах по стандартизации. В них мы создаем для Вас новый, не зависящий от производителя стандарт связи для автоматизации.
Узнайте больше о новых стандартах на страницах нашего сайта.