Was bringt die Zukunft für TSN und industrielles Ethernet?

| Redakteur: Kristin Rinortner

TSN eröffnet neue Möglichkeiten für Echtzeit-Netzwerke in industriellen Umgebungen. Was hält die Zukunft für Industrial Ethernet bereit?
TSN eröffnet neue Möglichkeiten für Echtzeit-Netzwerke in industriellen Umgebungen. Was hält die Zukunft für Industrial Ethernet bereit? (Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Informationen gehören inzwischen zu den wichtigsten Rohstoffen der Fertigungsindustrie. Somit hat die Fähigkeit zur Handhabung großer Datenmengen enorm an Bedeutung gewonnen.

In letzter Zeit ist das Interesse an Time-Sensitive Network (TSN) stark gewachsen. Die Technologie, die von der Arbeitsgruppe der IEEE 802.1 ursprünglich für professionelle audiovisuelle Systeme entwickelt wurde, hat das Potenzial, die Einschränkungen herkömmlicher industrieller Ethernet-Netzwerke zu überwinden. Bislang schränkte die fehlende Echtzeitfähigkeit die Einsatzbereiche ein. Mit TSN kann industrielles Ethernet in Industriebereiche wie Automobilbau und Fertigung vordringen.

Was ist Ethernet TSN, und wozu dient es?

Ethernet TSN ist eine erweiterte Version des IEEE-802.1-Ethernet-Bridging- Standards. Verschiedene Nutzerorganisationen unterstützen Gesamtlösungen. Dazu gehören die Profibus Nutzerorganisation (Profinet over TSN), Sercos International (Sercos over TSN), die OPC Foundation (OPC UA mit TSN) oder die CPLA (CC-Link IE TSN).

Konkret dienen die offenen technischen Standards der Reihe IEEE 802.1 dazu, Determinismus zu gewährleisten und Konvergenz von IT und OT (Operation Technology), also der Betriebstechnik in den Fabrikhallen oder die Steuerung kritischer Dienste, zu etablieren.

Auf diese Weise kann ein einzelnes industrielles Ethernet sowohl zyklische als auch transiente Daten verwalten und gleichzeitig sicherstellen, dass zeitkritische Daten erfolgreich bereitgestellt werden. Innovative TSN-Netze sind insbesondere darauf ausgelegt, den Datenverkehr effizient zu organisieren und Verzögerungen zu verhindern.

Die Arbeit an der TSN-Technologie und ihrer Richtlinien ist noch nicht abgeschlossen. Während Standards wie IEEE 802.1Qbv – „Enhancements for Scheduled Traffic“ bereits ratifiziert und publiziert sind, befinden sich andere noch in der Entwicklung oder Überarbeitung, wie zum Beispiel IEEE 802.1AS-Rev – „Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications“.

Was bedeutet das für Netzwerktechnik und Automatisierungstechnik?

Auch wenn die Lösung des IEEE universelle Konnektivität und Kompatibilität anstrebt, können bei Unternehmen, die jetzt ihre ersten TSN-Produkte implementieren, unterschiedliche Standards zum Zuge kommen. Das könnte faktisch zu Inkompatibilitäten der Geräte führen. In dieser frühen Phase ist der Endanwender gut beraten, seine TSN-Produkte sorgfältig auszuwählen: Dazu zählen zum Beispiel solche, die auf den derzeit anerkannten IEEE 802.1-Standards basieren. Um hierbei zukünftige Probleme zu vermeiden, arbeitet die Arbeitsgruppe IEC/IEEE 60802 aktuell an der Standardisierung von TSN für die Industrieautomatisierung.

Die CLPA hat sich entschieden, den Standard IEEE 802.1AS, die Grundlage für zeitkritische Kommunikation, und IEEE 802.1Qbv für die neueste CC-Link IE TSN-Netzwerktechnologie zu übernehmen.

John Browett, General Manager der CC-Link Partner Association (CLPA) Europe zu Ethernet TSN.
John Browett, General Manager der CC-Link Partner Association (CLPA) Europe zu Ethernet TSN. (Bild: DMa Europe)

Unsere Prognose ist, dass wir im Zuge der Marktentwicklung die Konsolidierung und Einführung von TSN in einer Vielzahl bestehender Anwendungen sowie die zunehmende Nutzung offener Technologien für ein breiteres Lösungsspektrum erleben werden. Hierfür sprechen die Ankündigung auf der SPS/IPC/Drives 2018 zu OPC UA mit TSN bis in die Feldebene. Dieser Plan wird durch alle relevanten Automatisierungsanbieter, unterstützt. Dies wird jedoch nicht der einzige Trend in der industriellen Kommunikation bleiben.

Während TSN die Werkzeuge für die Organisation des Datenverkehrs und die Priorisierung zeitkritischer Informationen bereitstellt, wird eine ausreichende Bandbreite entscheidend sein, um die ständig wachsenden Mengen an zyklischen und transienten Daten langfristig zu verarbeiten, die in demselben Netzwerk verwaltet werden. Dabei wird die Gigabit-Kapazität wie sie CC-Link IE TSN unterstützt, immer wichtiger.

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