TSN-Serie - Teil 14

TSN-Profile im Vergleich


Fortsetzung des Artikels von Teil 4

Die Norm IEC/IEEE 60802 – Das TSN-Profil für die Industrie-Automation

Die Automatisierungsbranche arbeitet an der Norm IEC/IEEE 60802 für ein TSN-Profil. Zum aktuellen Status der Arbeiten bezieht Ludwig Winkel Stellung. 
 

Ludwig Winkel, Consultant für Standards & Regulations
Ludwig Winkel, Consultant für Standards & Regulations: »Wir erwarten ein erstes Release der 60802 bis Ende 2022.«
© Ludwig Winkel

Herr Winkel, für welche Branche und Anwender wird das Profil entwickelt?

Ludwig Winkel: Die Norm IEC/IEEE 60802 ist für die Industrie-Automation gedacht. Sprich: Für Anwender überwiegend aus den Fertigungs- und Prozesstechnik-Industrien.

Die IEEE 802.1 Task Group TSN hat in den letzten Jahren einen Baukasten von vielfältigen technischen Möglichkeiten erarbeitet, der in sich nicht als System betrachtet werden kann und sich zum Teil gegenseitig ausschließt. Diese Standards wurden primär von der Informations- und Kommunikationsbranche erzeugt. Aus Sicht des OSI-Modells sind nur die Schichten 1 und 2 im Scope der IEEE 802. Ein oder mehrere ‚Time-sensitive networking‘-Profile – sprich TSN-Profile – sind für die Industrie-Automation notwendig für den sinnvollen Einsatz der vielfältigen technischen Möglichkeiten, die die verschiedenen Standards der Arbeitsgruppen in IEEE 802 bieten.

Was wäre ein typischer Use-Case, der durch das Profil abgedeckt ist? Können Sie typische KPIs benennen?

Ein wesentlicher Use Case der Norm ist der Ansatz des konvergenten Netzwerkes. Sprich: Die Endanwender wollen die Real-time Ethernet-Kommunikationsprofile der Norm IEC 61784-2 nebeneinander auf einer gemeinsamen Infrastruktur – gemeinsame Switches und eine Verkabelung – betreiben. Zudem wollen sie Teile der Standards in IEEE 802.1 Task Group TSN gemeinsam benutzen. Es werden vermutlich nicht alle 25 Profile die Norm 60802 unterstützen, jedoch die am Markt meist verbreiteten Konsortien, wie PNO, ODVA, OPC-F, CC-Link und Ethercat, unterstützen 60802 durch die aktive oder passive Teilnahme ihrer Experten.

Welche Standards werden in welcher Ausprägung genutzt?

Die Norm 60802 konzentriert sich auf vier Nutzungsbereiche, was natürlich auch Auswirkungen auf die verwendeten beziehungsweise zu generierenden Standards hat:

Erstens: das konvergente Netzwerk. Diesen Ansatz prägen im Wesentlichen zwei IEEE 802-Standards: die Uhrzeitsynchronisation auf Basis von IEEE 802.1AS und der Preemption-Mechanismus für Übertragungsgeschwindigkeiten von 10, 100 und 1000 MB/s, der die kleinen Latenzzeiten mit geringem Jitter gewährleistet.

Zweitens: die Planung und Parametrierung der TSN-Kommunikations-Domänen: Ein konvergentes Netzwerk, das Komponenten unterschiedlicher Hersteller aufweisen soll, benötigt ein genormtes Modell und eine genormte Schnittstelle für die Planung und Parametrierung. Deshalb laufen hierzu mehrere IEE 802.1-Erweiterungsprojekte.

Drittens: Die Systemeigenschaften der TSN-Kommunikations-Domänen: Systemeigenschaften waren in der Vergangenheit bei IEEE 802 selten bis nicht existent. Die Devise war, dass die Standards per device normative Elemente beinhalten. Betrachtungen wie etwa „Wie lange dauert die Übertragung über 64 Switches“ wurden nicht beantwortet. Seit Juli 2020 hat sich die 60802 Joint Working Group gegenüber der IEEE 802.1 durchgesetzt, auch die Systemeigenschaften zu betrachten.

Viertens: die Sicherung der Übertragung: Die Anforderungen der Industrie-Automation an das konvergente Netzwerk bedingt insbesondere einen konvergenten Cybersecurity-Ansatz. Im Rahmen von 60802 sollen die hierfür notwendigen Voraussetzungen geschaffen werden.

Ist Interoperabilität von auf dem Profil basierenden Anwendungen ein Ziel?

Die Anwendungen der Industrie-Automation verlangen eindeutig nach Interoperabilität.

In welchem Entwicklungsstand ist das Profil? Wann ist ein Release zu erwarten?

Laut den ersten Planungen sollte das Projekt in 2021 schon abgeschlossen sein. Die Verheiratung von IEC mit IEEE ist ein Grund für die Verzögerung, weil die Prozesse von IEC und IEEE durchlitten werden müssen.

Der Entwicklungsstand des 60802-Projektes ist, dass ein viertes Committee Draft Dokument bei IEC zirkuliert zur Kommentierung. Das Dokument ist identisch mit dem D1.3 Dokument bei IEEE 802.1, das als ‚TSN-Task Group ballot‘ abgestimmt wurde. Ein erstes Release der 60802 ist Ende 2022 zu erwarten. Die Publikation der Edition 1 ist für 2023 geplant.

Wo liegen die größten Herausforderungen?

Die Systemaspekte, die für die Industrie-Automation eine Selbstverständlichkeit in der Normungsarbeit waren, sind in diesem gemeinsamen Projekt erst seit Juli 2020 eingezogen. Die Interoperabilitätsanforderungen gehen in der Industrie-Automation so weit, dass auch die Mengengerüste von Ressource in den Geräten eine Rolle spielen. Dieser Punkt ist seit Jahren ein Zankapfel, aber wir sind auf einem guten Weg, auch dieses Problem in der zukünftigen Norm 60802 zu lösen.


  1. TSN-Profile im Vergleich
  2. Milan – Das TSN-Profil der ProAV Industrie
  3. P802.1DG – Das TSN-Profil für die Automotive In-Vehicle Ethernet Kommunikation
  4. IEEE P802.1DP/SAE AS6675 – Das TSN-Profil der Luft- und Raumfahrtindustrie
  5. Die Norm IEC/IEEE 60802 – Das TSN-Profil für die Industrie-Automation

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