TSN-Serie Teil 16

Fokus liegt auf Interoperabilität

14. April 2022, 7:18 Uhr | Florian Frick

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Interoperabilität im Rack-Format

Interoperabilitätstests systematisch und effizient durchzuführen ist deutlich komplexer als klassische Tests zur Verifikation von Standards. Hierzu tragen mehrere Faktoren bei: Eine große Anzahl an Geräten führt zu nahezu beliebig vielen Topologien, welche sich potenziell auf die Funktion auswirken können. Gezielte Tests durchzuführen kann sehr komplex und die Abdeckung sehr limitiert sein, da die Geräte oft nur schwer zu einem bestimmten Verhalten angeregt werden können. Gleichermaßen stellen das Überwachen der Tests sowie eine detaillierte Analyse eine große Herausforderung dar. Andererseits wird an das Testen der Anspruch gestellt, mit möglichst geringem Overhead nutzbar zu sein, möglichst für Geräte mit unterschiedlichen Ausprägungen, vom Switch bis zum Endpunkt, zu funktionieren und reproduzierbare Ergebnisse zu liefern.

Die Entwicklung eines geeigneten Ansatzes ist seit langer Zeit im Fokus des Testbeds und Gegenstand kontinuierlicher Diskussionen. Im Zentrum der Lösung steht das Interoperability Rack, welches in vielen Iterationen umgesetzt und verbessert wurde. In der jüngeren Vergangenheit, in welcher das Durchführen realer Plugfeste nicht möglich war, lag der Fokus bei vielen virtuellen Meetings auf die Konsolidierung und Optimierung des Racks. Beim realen Plugfest um Herbst 2021 wurden die Ergebnisse vor Ort umgesetzt und stellen nun die Grundlage für weitere Aktivitäten dar.

Das Interoperability Rack, in welchem sämtliche für das Testing notwendigen Geräte untergebracht sind, lässt sich in folgende Bereiche gliedern:

Basisinfrastruktur: Basis des Racks ist ein klassisches Server-Rack welches um Integrationsmöglichkeiten für verschiedenste Geräte ergänzt ist, von hutschienenbasierten Industriekomponenten bis zum Prototyping-Board. Das Rack versorgt die Geräte mit Energie und Konnektivität, inklusive einem VPN Zugriff.
Kern-Topologie: Im Kern des Racks gibt es eine fixe Topologie aus Switches und Endpunkten, welche eine Vielzahl an Slots anbietet, mit welchen sich andere Geräte verbinden lassen.
Devices-under-Test (DUT): Geräte, die getestet werden sollen, sind ebenfalls Bestandteil des Racks, lassen sich aber bei Bedarf, zum Beispiel bei einem Plugfest, auch extern verbinden.
Topologie-Patch-Feld: Sowohl die verfügbaren Slots der Kern-Topologie als auch die Ports der DUTs sind auf ein Patch-Feld geführt. Mittels diesem können verschiedene Topologien sehr einfach gesteckt werden. Kombinationen aus DUTs und Kerntopologie werden als Szenarien bezeichnet.
Test-Tools: Das Rack ist mit einer Vielzahl an Test-Tools ausgestattet. Dazu gehören einerseits die Geräte einschlägiger Hersteller, andererseits auch weitere Systeme wie ein Pulse-Per-Second-Monitor. Als weiteres Tool wurde die so genannte Interoperability Application entwickelt, welche von den meisten Endpunkten ausgeführt wird und zum Testen und Monitoring dient.

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Zur effizienten Nutzung des Racks existieren Testpläne, beispielsweise für spezifische Funktionen wie die Zeitsynchronisation oder Events wie den Ausfall eines Links. Zum systematischen Interoperabilitätstesten werden Testpläne in
bestimmten Szenarien durchgeführt und die Ergebnisse analysiert. Während eines Plugfests werden möglichst viele Testpläne mit permutierenden Szenarien kombiniert, zwischen den Veranstaltungen läuft das Rack in einem kontinuierlichen Betrieb, welcher Langzeittests zulässt. Auch können Teilnehmer remote Firmware-Updates durchführen und deren Funktion testen.

Konfiguration – eine zentrale Herausforderung

Der Erfolg von TSN hängt entscheidend von der Nutzbarkeit ab und diese wiederum ist direkt mit der Konfiguration verwoben. Entsprechend 802.1Qcc gibt es drei grundlegende Ansätze bezüglich der Konfiguration - zentral, verteilt und hybrid - wobei sämtliche Varianten auf weitere, noch nicht vollständig verfügbare Standards aufsetzen. Der Fokus des Testbeds richtet sich auf den zentralen Ansatz.

Unabhängig vom Ansatz hat die Konfiguration mehrere Dimensionen:

Was soll konfiguriert werden? Es muss geklärt sein, welche Standards in welcher Konfiguration für welchen Anwendungsfall einzusetzen sind.
Wie soll konfiguriert werden? Es muss geklärt sein, wie eine Konfiguration vom Ort der Entscheidung, zum Beispiel einem zentralen Netzwerkmanagement (CNC), zu den betroffenen Geräten kommt und wie diese damit umgehen, sowohl zeitlich als auch logisch.

Während die Beantwortung der ersten Frage grundsätzliche Entscheidungen hinsichtlich der Nutzung von TSN voraussetzt und dementsprechend eine hochpolitische ist, ist die zweite wesentlich technischer. Entsprechend wird über die erste zwar viel diskutiert und auch durchaus das ein oder andere Experiment oder gar Proof-of-Concept realisiert. Systematische Test fokussieren sich aber in erster Linie auf die technische Realisierung.

So fanden im Testbed bereits herstellerübergreifende Tests zur Konfiguration von Schedules auf Switches verschiedener Hersteller durch eine zentrale CNC mittels NETCONF und YANG statt. Auch Tests zur Kommunikation zwischen CUC und CNC sind erfolgreich gelaufen.

Im Laufe des Jahres ist eine deutliche Erweiterung der Aktivitäten hinsichtlich des Testens der Konfiguration geplant und es sollen insbesondere viele weitere YANG-Module in den Fokus rücken. Neben der reinen Logik und Daten sollen zunehmend auch Aspekte wie das Timing betrachtet werden. Als weiterer Aspekt ist die Endpunktkonfiguration zu nennen, welche dank großer Fortschritte bei den Standards ein wichtiges Thema für das Jahr 2022 ist.

Gemeinsam mehr erreichen

Auch wenn in den vergangenen Jahren schon viel im Rahmen des Testbeds erreicht wurde, liegt vor dem Ökosystem TSN noch ein weiter Weg. Dieser wird hoffentlich in diesem Jahr wieder zunehmend mit persönlichen Treffen begleitet werden können. Neben vielen systematischen Interoperabilitätstests steht insbesondere die Konfiguration im Fokus der Arbeiten. Die positiven Erfahrungen der Teilnehmer zeigen, dass sich die Zusammenarbeit sowohl für diese selbst als auch für das Ökosystem TSN lohnt.