TSN-Serie Teil 12

Ein Evolutions-Update

TSN/A Conference 2021
In diesem Jahr findet die TSN/A Conference vom 29. bis 30. September statt. Registrieren Sie sich jetzt unter: www.tsnaconference.de
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TSN ist nüchtern betrachtet eine Weiter­entwicklung der IEEE Ethernet-Standards. Andererseits ist TSN die Basis für revolutionäre Veränderungen in der industriellen Kommunikation. Wie ist der Status quo der TSN-Entwicklungen? Welche Herausforderungen gilt es noch zu lösen?

Die industrielle Kommunikationstechnik ist von einer Vielfalt an Feldbussen geprägt, welche neben der Echtzeit-fähigkeit wenige Gemeinsamkeiten aufweisen. Die fehlende Interoperabilität untereinander und insbesondere zur IT entwickelte sich von einem akzeptierten Ärgernis zu einem signifikanten Hemmnis für die Digitalisierung der Produktion. IEEE Ethernet war aufgrund des fehlenden Determinismus lange Zeit keine Alternative.

Dies änderte sich grundlegend mit der Gründung der Time-Sensitive Networking Task Group, welche mittels neuer Substandards die Quality-of-Service-Mechanismen von Ethernet um deterministische Garantien erweitert. TSN ist dementsprechend keine neue Technologie, sondern die nächste Evolutionsstufe von Ethernet. In Konsequenz ist auch der Vergleich von TSN mit Feldbussen, welche ein vollständiges Ökosystem darstellen, nur bedingt sinnvoll.

Bild 1. Use-Cases auf TSN-Basis
Bild 1. Use-Cases auf TSN-Basis
© ISW

Die große Bedeutung von TSN ergibt sich nicht aus der Technologie selbst, sondern aus dem, was durch TSN ermöglicht wird. Vielmehr Revolution als stetige Evolution sind die Auswirkungen auf die industrielle Kommunikation insgesamt. Dies zeigt sich bei der Betrachtung von drei grundlegenden Use-Cases, welche sich auf Basis von TSN ergeben und essentiell für die Digitalisierung der Produktion sind (siehe Bild 1):

• Konnektivität (Konvergenz der Datenkommunikation): Daten können ohne technologischen Bruch vom Feld bis in die Cloud kommuniziert werden, wobei ein direkter Zugriff auf Endgeräte möglich ist. Dies erfordert, dass dieselbe Verbindung für die Echtzeitkommunikation auf der Feldebene sowie zur allgemeinen Kommunikation genutzt werden kann, was durch TSN ermöglicht wird. Auf dieser Konnektivität basieren viele innovative Ansätze wie Big Data, Visualisierungen, KI-basierte Ansätze, Business-Integration.

• Verschmelzung von IT und OT: Während die Konnektivität die Nutzung der Daten für neue Dienste ermöglicht, geht dieser Use-Case einen Schritt weiter und betrachtet die Kombination von OT und IT als eine homogene Plattform für Echtzeitapplikationen. Somit verschmelzen die Systemarchitekturen. Visionen wie eine Virtualisierung von Echtzeitsteuerungsfunktionen in der Edge werden möglich.

 

Bild 2. Relevante Aspekte des TSN-Ökosystems
Bild 2. Relevante Aspekte des TSN-Ökosystems
© ISW

• Multi-Technologie-Kommunikation (Konvergenz der Technologien): TSN deckt lokale Netze ab, für drahtlose Verbindungen oder weitläufige Netze kommen andere Technologien wie 5G, Wi-Fi 6 oder DetNet zum Tragen. Die Kombination dieser Technologien ermöglichen innovative Applikationen und Topologien, wobei aus Endpunktsicht meist ein TSN-Netz vorliegt.

Bei Diskussionen über TSN im industriellen Kontext ist es daher stets sinnvoll, nicht nur über die Standards an sich zu sprechen, sondern das gesamte Ökosystem zu betrachten. Bild 2 gibt einen Überblick über die relevanten Aspekte. Diese werden im Folgenden genauer beleuchtet und auf aktuelle Entwicklungen eingegangen.


  1. Ein Evolutions-Update
  2. Die TSN-Standards
  3. Protokolle der höheren Schichten
  4. Die Konfiguration
  5. Technologieübergreifende Konvergenz

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