Teil 8 der TSN-Serie

Das Beste aus beiden Welten

9. März 2021, 10:01 Uhr | Meinrad Happacher
Das Beste aus beiden Welten
© iStock

Ein standardisierter Ansatz für die Kombination des DDS- und TSN-Standards ist in Arbeit. Es gibt aber auch Gründe, DDS und TSN heute schon gemeinsam zu nutzen.

Nach der langen Zeit der Feldbusse läutet Time Sensitive Networking (TSN) eine neue Phase der industriellen Kommunikation ein. Dabei kommen Fragen auf: Wird sich TSN auf lange Sicht durchsetzen? Lassen sich frühere Investitionen sichern und vorhandene Systemkomponenten und Applikationen weiternutzen? Wird es die Möglichkeit geben, zukünftige innovative Technologien zu kombinieren und steigende Anforderungen zu erfüllen? Wann muss man sich entscheiden – und was, wenn man sich zu früh oder falsch entscheidet?

Systemarchitekten und Entwickler halten sich gerne alle Optionen offen, wenn sie die TSN-Standards mit dem datenzentrischen Data-Distribution-Service-Standard (DDS) kombinieren.

Internetanwendungen werden heutzutage mithilfe übergeordneter Middleware- (Layer 5 und 6) sowie Connectivity-Framework-Technologien wie MQTT, DDS, OPC UA, HTTP/REST integriert. Diese Middleware-Technologien isolieren die Anwendungen von den Details der Vernetzung und ermöglichen es, verteilte Systeme zu erstellen, die robust sind und sich im Laufe der Zeit weiterentwickeln können. Sie erleichtern das Erstellen und Freigeben von Datenmodellen und unterstützen Kommunikationsmuster wie Publish-Subscribe und Remote-Service-Aufrufe, welche die Anwendungsentwicklung vereinfachen.
Viele harte Echtzeit-Systeme konnten diese Fortschritte jedoch nicht nutzen. Denn die Middleware- und Netzwerk-Technologien konnten nicht das Leistungsniveau oder den Determinismus – wie begrenzte Latenz und Jitter – bieten, was die Anwendung benötigte. Daher mussten dedizierte Lösungen Verwendung finden, darunter spezielle Industrieprotokolle und benutzerdefinierte Netzwerk-Hardware.
Die Kombination von DDS und TSN kann dieses Bild jedoch verändern und das Beste aus beiden Welten bereitstellen. 

Das Beste aus beiden Welten

TSN bietet eine einmalige Technologie, mit der Echtzeit-Verkehr über Ethernet bereitgestellt werden kann. Es ermöglicht die Definition der Timing-Anforderungen für jeden Flow und die Konfiguration der Netzwerkpfade einschließlich Switches, um sicherzustellen, dass die Anforderungen erfüllt werden. Zudem bietet es eine Isolation für verschiedene Flüsse, sodass der Echtzeit-Verkehr nicht durch andere Kommunikation im selben Netzwerk gestört wird. Da sich die Technologie jedoch auf einer niedrigen Ebene im Konfigurationsstack befindet, müssen Anwendungen die Flüsse, Paketgrößen, Frequenzen, Prioritäten und Netzwerk-Endpunkte konfigurieren. Während dies für einfache Anwendungen für einige Knoten und Flüsse möglich ist, wird es für komplexere Systeme extrem aufwendig und unübersichtlich.

DDS stellt eine ideale Technologie zur Integration von Anwendungen bereit, die aus separaten Komponenten bestehen. Es befindet sich näher an der Anwendung und bietet eine übergeordnete Schnittstelle in Bezug auf Themen, Anwendungsdatentypen und anwendungsrelevante QoS, zum Beispiel Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, Priorität und Fristen. Zudem kümmert es sich um Details auf niedrigerer Ebene, wie das Erkennen der Endpunkte und das Einrichten der Kommunikationswege. Während DDS effiziente Binärprotokolle verwendet, kann es kein deterministisches Verhalten garantieren, da es die untergeordneten Netzwerk-Schichten nicht kontrolliert. Es muss also mit dem leben, was das zugrundeliegende Netzwerk, beispielsweise UDP/IP, bereitstellen kann.
 


  1. Das Beste aus beiden Welten
  2. Wie funktioniert DDS?
  3. Vorteile der Kombination von DDS und TSN

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

Real-Time Innovations (RTI)

TSN & OPC UA