4 ważne informacje na temat sieci IEEE 802.1 i Time-Sensitive Networking

Dr Oliver Kleineberg

W tym tygodniu duży krok naprzód w temacie Industrial Ethernet jest demonstrowany w Belden Booth na targach w Hanowerze (hala 9, stoisko D11) w Niemczech. Jest to demonstracja na żywo przełączników Ethernet firmy Hirschmann przy użyciu standardu IEEE 802.1 TSN, aby umożliwić równoczesną transmisję krytycznej kontroli oraz najlepszy ruch w tle.

Ta demonstracja sygnalizuje dostarczenie ważnej funkcji, która jest deterministycznym, czasowo krytycznym dostarczaniem pakietów. Przekształca standardowy Ethernet z "Dostarczę to tak szybko, jak tylko mogę" do technologii komunikacyjnej, która zapewnia gwarancje czasowe dla zastosowań o znaczeniu krytycznym.

Jako osoba zajmująca się projektowaniem i utrzymaniem sieci przemysłowych ważne jest, abyś zrozumiał, dokąd zmierza Ethernet przemysłowy. TSN stanowi kolejny krok w ewolucji niezawodnej i ustandaryzowanej technologii automatyzacji.

TSN będzie odgrywać ważną rolę w infrastrukturze komunikacyjnej, ponieważ większa liczba urządzeń jest połączona w ramach Industrial Internet of Things (IIoT) i rewolucji Industry 4.0. Czytaj dalej, aby poznać 4 ważne rzeczy, które musisz wiedzieć o TSN.

1. Spełnia on marzenie standaryzowanych, przemysłowych sieci Ethernet w czasie rzeczywistym

Podczas gdy Ethernet jest lubiany za wysoką przepustowość, interoperacyjność i niższe koszty utrzymania i wsparcia, do tej pory nie był w stanie sprostać poziomom determinizmu fieldbus w dostarczaniu pakietów i czasie. Jednak możliwość zapewnienia gwarancji synchronizacji jest kluczowym wymogiem dla wielu zastosowań o znaczeniu krytycznym, które opierają się na komunikacji sieciowej.

Na początku 2000 roku wysiłki na rzecz stworzenia Ethernetu w czasie rzeczywistym nie zakończyły się sukcesem, ponieważ różne organizacje, często skupione na konkretnym dostawcy technologii, dzieliły rynek wschodzący na niezgodne rozwiązania. Pod koniec roku 2000 jednak, nasza grupa Hirschmann, od dawna mająca znaczący wkład w standardy Ethernetu przemysłowego, zauważyła nową technologię o nazwie AVB do łączenia audio i wideo.

AVB umożliwia zsynchronizowane odtwarzanie danych audio/wideo na różnych urządzeniach i robi to za pomocą standardowego Ethernetu IEEE 802. Chociaż może nie być to od razu widoczne, zdolność do zagwarantowania odtwarzania w określonym momencie w różnych miejscach w sieci jest podstawową cechą protokołu Ethernet w czasie rzeczywistym.

Hirschmann połączył siły z innym znaczącym graczem w dziedzinie automatyki przemysłowej, Siemens, aby zainicjować projekt w ramach IEEE 802.1 oraz aby rozwinąć AVB w standaryzowany protokół przemysłowy. Cel był niczym innym jak pierwszym, neutralnym dla dostawców Ethernetem w czasie rzeczywistym, opartym wyłącznie na specyfikacji IEEE 802.

Początkowo grupa zadaniowa IEEE AVB była zaintrygowana, ale zastanawiała się, jak duży byłby rynek dla jej standardu. Jednakże w 2011 r. mało prawdopodobny sojusznik - przemysł motoryzacyjny - zaadaptował Ethernet dla sieci samochodowych, tworząc ogromny rynek.

W przypadku przemysłu motoryzacyjnego użycie deterministycznego Ethernetu upraszcza wiązki przewodów, zmniejsza ich wagę i jest tańsze. Dzięki temu elektronika pojazdu łatwiej dostosowuje się do systemów wspomagających kierowcę i zwiększa zdolność producentów samochodów do szybkiego wprowadzania innowacji technologicznych. Jaka branża nie chciałaby takich korzyści?

2. Współczesne TSN będzie działać w przyszłości

TSN to nie jedna technologia, ale układ wielu różnych technologii. Podczas gdy pierwsza i jedna z najważniejszych części TSN została wydana jako "IEEE 802.1Qbv - Ulepszenia dla zaplanowanego ruchu", inne specyfikacje będą obowiązywać w ciągu najbliższych 3-4 lat.

Dobrą wiadomością jest to, że użytkownicy przemysłowi i producenci urządzeń nie muszą czekać na wydanie wszystkich części standardu. To, co jest wydane, może być użyte od razu, a dodatkowe funkcje można dodać później, ponieważ specyfikacje są zakończone. Dobrze zdefiniowany proces standaryzacji IEEE 802.1 gwarantuje, że każda nowa specyfikacja zostanie bezproblemowo zintegrowana z istniejącym ekosystemem TSN.

Nie trzeba więc czekać ani wahać się, aby rozpocząć pracę z następną generacją przemysłowego Ethernetu – już teraz zaczyna się przyszłość standaryzowanych sieci czasu rzeczywistego.

3. Sieci wrażliwe na czas zapewniają interoperacyjność

TSN posiada mechanizmy umożliwiające współistnienie komunikacji w czasie rzeczywistym i z opóźnieniem w tej samej sieci i wspierają tolerancję błędów i rezerwację przepustowości. Te możliwości zasadniczo poprawiają podstawową technologię Ethernet.

Ujednolicenie sieci czasowej w IEEE 802 spowoduje szeroką interoperacyjność między dostawcami i powszechną dostępność jednolitych chipów krzemowych, które obsługują tę technologię. Pozwoli to na wypuszczanie funkcjonalności poza przemysłowe i motoryzacyjne rynki Ethernet i sprawi, że stanie się częścią standardowego zestawu funkcji Ethernet - sieci VLAN lub łączenie i filtrowanie.

4. Time Sensitive Networking to podstawowa technologia dla IIoT

Jak pokazuje nasze demo z Hanover Fair, IEEE 802.1 TSN może być już wbudowany w standardowe przełączniki. Z biegiem czasu zostanie on wbudowany w układy scalone i oprogramowanie wszystkich naszych przemysłowych przełączników Ethernet.

TSN stał się już jedną z kluczowych technologii wspomagających IIoT i Industry 4.0, na przykład poprzez starania standaryzacyjne z OPC Unified Architecture (UA). Łącząc standardy TSN dla niższych warstw komunikacji ze standardami OPC UA dla wyższych warstw protokołu, wynikiem jest otwarta architektura, która może być wykorzystana do pełnej sieci nawet najbardziej wymagających procesów produkcyjnych.

Od małych aplikacji sterowania ruchem do elastycznych inteligentnych sieci automatyki przyszłości, które obejmują całe fabryki, TSN jest technologią podstawową, która łączy wszystko. Jesteśmy dumni z tego, że od samego początku opracowywaliśmy terminowy standard sieci i cieszymy się, że możemy wspólnie z naszymi klientami podjąć kolejne kroki w zakresie przemysłowej sieci Ethernet.

Co sądzisz o Time-Sensitive Networking? Jak wpłynie to na twoje plany na przyszłość? Oczekujemy na wiadomość od Ciebie!

Jeśli masz jakiekolwiek pytania, wątpliwości czy uwagi, zapraszamy do kontaktu! Jesteśmy do dyspozycji od poniedziałku do piątku w godz. 8:00 – 16:00.

Tel: +48 32 256 25 33

E-mail: info@pf-electronic.pl