Przejdź do głównej zawartości

Jak wygląda konfiguracja TSN dzisiaj i w przyszłości?

Stephan Kehrer

Time-sensitive networking (TSN) to niezwykle gorący temat w świecie przemysłowym. Prawdopodobnie przeczytałeś wiele artykułów na temat nowego standardu, z których wszystkie prawdopodobnie podkreślały rewolucyjną naturę komunikacji i determinizmu w czasie rzeczywistym, jakie zapewnia ta struktura. Chociaż korzyści są oczywiste, nie mówi się o tym, że konfiguracja mechanizmów TSN, takich jak planista czasu i jego rezerwacja szczelin czasowych dla ramek Ethernetowych, może wymagać dużej ilości konfiguracji, aby uzyskać pożądany efekt.

Przewidywana złożoność konfiguracji TSN sprawia, że wielu użytkowników końcowych ma mieszane uczucia co do tej nowej technologii. Rozumieją, jak działa TSN i jakie korzyści oferuje, ale obawiają się, że będzie to trudne. To prawda, że ​​TSN nie jest dziś technologią "plug-and-play", ale dzięki wdrożeniu kilku konkretnych kroków zespoły będą na dobrej drodze, aby korzystanie z różnych standardów TSN było o wiele bardziej przyjazne dla użytkownika i aby sprawić, że udane konfiguracje będą regułą, a nie wyjątkiem!

Aktualne wyzwania związane z TSN
Załóżmy, że jesteś kierowcą ciężarówki i chcesz dostarczyć ekspresowe towary z fabryki w jednym stanie do centrum dystrybucji w innym regionie. Podróżujesz drogą jednopasmową i docierasz w końcu do skrzyżowania, na którym stoi osoba kierująca ruchem drogowym, wskazując każdemu pojazdowi, kiedy może przejechać. Kiedy podjeżdżasz, za tobą pojawia się policyjny samochód na sygnale, który próbuje przejechać, by dotrzeć na miejsce wezwania. Naturalnie, osoba kierująca ruchem zakłada, że ​​radiowóz na sygnale ma przed Tobą pierwszeństwo, więc nakazuje Ci pozostać na miejscu, aby samochód policyjny mógł przejechać. Wiedziałeś, że musisz pozwolić przejechać radiowozowi; samochód policyjny wiedział, że może jechać dalej, a żadnej ze stron nie przeszkodziło to poważnie w podróży.

Konfiguracja TSN działa tak, jak osoba kierująca ruchem, służąc jako czasowy program planujący, który zapewnia, że ​​informacje o wysokim priorytecie krytyczne w czasie mogą być przesyłane przez sieć bez zakłóceń. Pojedyncza ścieżka usprawnionego ruchu jest łatwa do zarządzania, ale gdy wiele ram informacji o priorytecie musi przechodzić przez różne strumienie w tym samym czasie w złożonej topologii, trudność w skonfigurowaniu tych ścieżek komunikacji znacznie wzrasta.

Dla inżynierów możliwość skonfigurowania ich sieci tak, aby pojawienie się ramek o wysokim priorytecie w miejscu docelowym odbywało się bez zakłóceń, nie jest łatwym zadaniem. Te złożone sieci mają różne wymagania w czasie rzeczywistym, a im więcej informacji ma być wysyłanych do urządzeń odbierających, tym trudniej jest skonfigurować dodatkowe strumienie. Aby z powodzeniem zarządzać kompleksową komunikacją urządzeń, zespoły muszą uwzględniać wiele informacji: planowany czas transmisji, czas przebywania w przełącznikach pośrednich, opóźnienia trasy, oczekiwane wahania i przewidywany czas przybycia. Jest to złożone wyzwanie, które wymaga jasnej strategii z możliwymi do podjęcia działaniami.


Trzy rzeczy, o których należy pamiętać, gdy myślisz o konfiguracji TSN
Podczas gdy złożoność konfiguracji TSN jest dla niektórych odstraszająca, istnieją sposoby na uproszczenie procesu i ułatwienie wdrożenia. 

Oto, o czym należy pamiętać, rozważając konfigurację TSN w przyszłości:

1. TSN opiera się na modelu komunikacji opartym na zamiarach, który powoduje rezerwacje na strumienie krytyczne w czasie, zachowując przy tym kompatybilność ze zwykłym sprzętem sieciowym. Oznacza to, że konfiguracja strumieni jest konieczna tylko w przypadku ruchu sieciowego wymagającego gwarancji w czasie rzeczywistym, podczas gdy regularny ruch sieciowy nie musi być konfigurowany. Na przykład technik konserwacji może podłączyć swojego laptopa do sieci TSN, aby zainstalować aktualizację oprogramowania bez potrzeby jakiejkolwiek konfiguracji - i bez zakłócania komunikacji w czasie rzeczywistym. Aby skonfigurować chronione strumienie w czasie rzeczywistym, wymagania komunikacyjne zaangażowanych urządzeń muszą być znane i przekształcone w konfiguracje harmonogramu.

W pierwszej kolejności będzie to oznaczać, że konfiguracja strumieni musi odbywać się za pomocą inżynierii ręcznej, korzystając z pomocy scentralizowanych narzędzi, takich jak oprogramowanie do zarządzania siecią. Następnym krokiem do celu automatycznej konfiguracji będą narzędzia zawierające algorytmy, wspomagające inżyniera poprzez automatyczne obliczanie strumieni pomiędzy urządzeniami końcowymi w oparciu o relacje komunikacyjne opracowane przez użytkownika. Ostatnim krokiem będzie wówczas w pełni zautomatyzowane środowisko konfiguracyjne, w którym użytkownicy będą musieli jedynie określić urządzenia, które muszą uczestniczyć w komunikacji w czasie rzeczywistym i jakie są ich indywidualne wymagania komunikacyjne.

Zautomatyzowany system może wykonywać wszystkie inne decyzje za kulisami, w tym konfigurować harmonogram sieci i konfigurować urządzenia uczestniczące w komunikacji. Oczywiście, będzie możliwość weryfikacji i ręcznej korekcji strumieni w czasie rzeczywistym przez inżynierów, nawet w tak wysoce zautomatyzowanych scenariuszach konfiguracji w przyszłości. Jednak ręczna weryfikacja lub modyfikacja strumieni będzie opcją dla tych, którzy ich potrzebują, a nie koniecznością.

2. Oprzyj się na modelach konfiguracji IEEE P802.1Qcc, aby ułatwić wspomaganą, a na dłuższą metę, automatyczną konfigurację strumieni sieciowych. Modele konfiguracyjne zawarte w tej części standardowej serii TSN umożliwiają zarówno scentralizowaną, jak i rozproszoną automatyzację konfiguracji strumienia. Scentralizowane podejście wykorzystuje różne jednostki logiczne, takie jak centralna konfiguracja użytkownika (CUC), centralna konfiguracja sieci (CNC) i ich interfejsy z zaangażowanymi stacjami końcowymi (takimi jak sterowniki PLC) i przełączniki. Podejście rozproszone oferuje standardowy interfejs dla stacji końcowych, aby spełnić ich wymagania, wykorzystuje również te informacje do rozproszonego obliczania ścieżek strumieni i rezerwacji bez centralnej jednostki logicznej.

3. Wykorzystaj wsparcie oferowane przez oprogramowanie konfiguracyjne już dziś, aby uniknąć ręcznej konfiguracji abstrakcyjnych odstępów czasu i numerów stanów bramy na każdym urządzeniu. Narzędzia graficzne można wykorzystać do wizualizacji zaangażowanych przedziałów czasowych i zapewnienia konfiguracji za pomocą graficznych interfejsów. Demonstracja tego, jak to może wyglądać w przyszłości, została przedstawiona przez Belden/Hirschmann na targach SPS/ IPC/Drives w 2016 roku.


Warto nieco rozszerzyć punkt dotyczący jednostek logicznych dla scentralizowanego modelu konfiguracji: CUC i CNC odgrywają ważną rolę w dystrybucji niezawodnych transmisji.
CUC pobiera wymagania od urządzeń końcowych lub wykrywa dostępność transmisji w oparciu o dane z czujników. Po ustanowieniu wymaganych relacji komunikacyjnych pomiędzy urządzeniami wysyłającymi (tak zwanymi rozmówcami) a odbiorcami (tak zwanymi urządzeniami nasłuchującymi), informacje te będą przesyłane do innej scentralizowanej jednostki, CNC, która ma pełną i globalną wiedzę o zasobach sieci i topologii. Następnie używa tych informacji, aby znaleźć ścieżkę, która pasuje do wymagań komunikacyjnych między rozmówcą a słuchaczem. Ta ścieżka jest następnie skonfigurowana jako ścieżka transmisji strumienia między urządzeniami.

Niedługo ten stopień logiki zostanie zautomatyzowany, ale nie jest jeszcze w pełni dostępny. Do tego czasu oprogramowanie do zarządzania siecią z funkcjami graficznymi może ułatwić konfigurację strumienia, jak opisano wcześniej.

Automatyzacja komunikacji z TSN
Nie ma wątpliwości, inżynierowie sieci przemysłowej są chętni na TSN, ale obawy przed złożonością wdrażania i zamieszaniem wokół tego, jak skonfigurować nowe mechanizmy, skutecznie ostudzają ich zapał. Uwolnienie użytkowników końcowych od obciążeń i zmniejszenie stresu związanego z konfiguracją jest w rzeczywistości jednym z głównych celów TSN. Ponieważ struktura sieci zostanie zautomatyzowana w ciągu najbliższych kilku lat, pomoże to jeszcze bardziej zredukować obciążenie związane z koordynowaniem ruchu sieciowego i zmniejszyć rozległą wiedzę sieciową wymaganą przez użytkowników końcowych.

Aby dowiedzieć się więcej na temat tego, co twój zespół powinien wziąć pod uwagę podczas integrowania TSN z istniejącymi sieciami, pobierz ten dokument: „TSN” (w języku angielskim).

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

Komentarze

Popularne posty z tego bloga

Wskazówki dotyczące prawidłowego podłączenia kabla VFD

Peter Cox
Ilość napędów o zmiennej częstotliwości we współczesnych obiektach przemysłowych znacznie zwiększyła się w ostatnich latach. Nic dziwnego - regulując prędkość i napięcie silnika, aby sprostać zmieniającemu się w czasie rzeczywistym zapotrzebowaniu procesowemu, VFD pomagają zapewnić cenne korzyści, takie jak zwiększona energooszczędność, dokładniejsza kontrola procesu i mniejsze zużycie kosztownych urządzeń. Niestety, korzystanie z VFD nie zawsze jest tak proste, jak po prostu podłączenie urządzenia do sieci.
Aby dowiedzieć się więcej o zaletach kabla VFD, pobierz nasz bezpłatny raport "The Case for VFD Cable to Achieve System Reliability and Safety".

Podłączenie kabla VFD nie jest tym samym co podłączenie standardowego kabla. Istnieje wiele mylnych informacji i nieporozumień związanych z tym faktem i, świadomie lub nieświadomie, często użytkownicy idą na "skróty" w procesie instalacji. A to może spowodować poważne problemy w Twojej działalności. Oto kilka ws…

MPLS-TP: MPLS wychodzi naprzeciw Twoim oczekiwaniom

Howard Linton
W ostatnich latach wielu przemysłowych użytkowników sieci szkieletowej znalazło się w sytuacji bez wyjścia. Dobrze znane sieci SONET i SDH z komutacją łączy, z których korzystają od dziesięcioleci, gwałtownie przestają nadążać z zaspokajaniem rosnącego zapotrzebowania na wideo, dane i inne zastosowania wymagające dużej przepustowości. Jednak najczęstszą praktyczną alternatywą - dla wielu, IP/MPLS - jest protokół wyraźnie przeznaczony dla bardziej złożonych operatorów sieci. Okazuje się, że jest to zbyt kosztowne, skomplikowane i mało funkcjonalne dla konkretnych potrzeb przedsiębiorstw użyteczności publicznej, transportu, rurociągów i innych użytkowników przemysłowych działających we własnej sieci szkieletowej.

No cóż, są też dobre wieści, ponieważ na szczęście istnieje mniej znany aspekt MPLS, który jest faktycznie przeznaczony do zaspokojenia potrzeb tej dużej bazy użytkowników. Nazywa się MultiProtocol Label Switching-Transport Profile lub MPLS-TP i może pomóc użytkowni…

Power over Ethernet może zapewnić wiele korzyści na hali produkcyjnej - jeśli zrobisz to dobrze

Ron Tellas
Power over Ethernet (PoE) - technologia, która umożliwia operatorom sieci dostarczanie energii elektrycznej do wielu typów urządzeń za pomocą tego samego kabla, co przesyłane dane - stała się dość powszechna w biurowych środowiskach IT. Niestety, przemysłowe środowiska OT jeszcze nie przyjęły tego w takim samym stopniu. A szkoda, bo zalety PoE mogą mieć jeszcze większą wagę na hali produkcyjnej. Jednak PoE w obszarach OT niesie ze sobą także dodatkowe wyzwania - wyzwania, z których pracownicy IT mogą nie zdawać sobie sprawy. Oto, jak wprowadzić „moc” PoE do Twojego zakładu - zachowując jednocześnie optymalną niezawodność zarówno transferu danych, jak i przepływu mocy.


Elektryczność w dowolnym miejscu i czasie Jedną z kluczowych zalet PoE jest to, że prawie każdy może bezpiecznie ustanowić nowe połączenie zasilania bez konieczności wzywania licencjonowanego elektryka. Napięcie jest niskie i nie ma ciężkiego okablowania lub potrzeby dla gniazdka sieciowego. Jeśli na przykład mus…