Herr Hauser, was lässt sich mit dem TSN-Starterkit tatsächlich schon realisieren?
Hauser: Das Starterkit dient zunächst dazu, auf einem vorkonfigurierten Realtime-Linux-System mittels einer Beispiel-Applikation TSN Traffic zu generieren und entsprechende Performance-Parameter im Zusammenspiel mit anderen Applikationen zu evaluieren. Das System dient darüber hinaus als Entwicklungsplattform für eigene Applikationen im Bereich TSN. 

Wie praxisnah kann ein solches Starterkit heute schon sein, wenn wichtige Bausteine – etwa die Konfigurationswerkzeuge solcher TSN-Netzwerke – noch fehlen?
Hauser: Die Arbeiten für derartige Werkzeuge laufen auf Hochtouren: Finale Definitionen hierzu werden zum Beispiel im IEEE-802.1Qcc-Standard derzeit festgelegt. Kontron wird hierbei das im industriellen Umfeld favorisierte ‚zentralisierte Network Management Modell‘ unterstützen. Das Modell beinhaltet das Management der TSN-Netzwerk-Elemente über NETCONF und die Verbindung zum zentralen Netzwerk-Manager über OPC-UA. Für das Starterkit werden wir entsprechende Updates verfügbar machen. Stand heute ist: Es stehen Tools zur statischen Konfiguration des Starterkits zur 
Verfügung. 

Was braucht es Ihrer Meinung nach noch, damit sich TSN am Markt etabliert?
Hauser: Im Zuge der fortschreitenden Virtualisierung von Rechenleistung und der Verteilung von Funktionalitäten über lokale Netzwerke ist Echtzeitfähigkeit in industriellen Anlagen auch oberhalb der traditionellen Feldebene alternativlos! Wir sind der Überzeugung, dass der TSN-Standard alle Anforderungen hierfür erfüllt und somit die bestehenden Feldbusse ergänzen und mittelfristig sogar ersetzen wird. Generell ist es dabei wichtig, dass die Industrie sich mit dem Thema auseinandersetzt und TSN evaluiert. 

Was ist noch zu tun?
Hauser: Schon heute lassen sich auf Basis der in Hard- und Software verfügbaren Building-Blöcke voll funktionsfähige und sehr performante Systeme aufbauen.

Für die Etablierung eines standardisierten konvergenten Industrial Ethernet braucht es darüber hinaus jetzt allerdings noch die Verfügbarkeit der angesprochenen Mechanismen zur Netzwerk-Konfiguration. Weiter die Verfügbarkeit von einheitlichen Applikationsschnittstellen in den verschiedenen Betriebssystemen. Und drittens eine Verfügbarkeit von kostengünstigen TSN-Silicon-Chips – alles Dinge, an denen in der Community intensiv gearbeitet wird. 

Welche Energie und Überzeugung investiert Kontron selbst in das Thema TSN?
Hauser: Wir investieren mit einem Team von über zehn Spezialisten mit jahrelanger Erfahrung im Bereich der Netzwerktechnik in diese Technologie.

Das TSN-Starterkit

Das Kernstück des TSN-Starterkits ist der IPC ‚KBox C-102-2‘. Dieser hat bereits eine TSN-Netzwerkkarte mit Software und Real-Time-Linux-Betriebssystem vorintegriert. Weiter ist der IPC mit einer CPU der Intel-Core-i5-Prozessorreihe der sechsten Generation ausgestattet. Die Box verfügt über zwei PCI-Slots; einer der Slots ist mit der TSN-Netzwerkkarte belegt.

Daneben umfasst die TSN-Netzwerkkarte einen integrierten Switch für redundante Netzwerke mit vier Gigabit-Ethernet-Ports. Sie erfüllt die Spezifikationen gemäß IEEE 802.1 TSN für Timing und Synchronisation, Traffic Scheduling, Frame Preemption und Stream-Reserveration-Protokolle. Weitere Funktionen können per SW- oder FPGA-Update nachgeladen werden. Mit der Standard-PCI-Express-Netzwerkkarte einschließlich der dazugehörigen Netzwerk- und Switch-Treiber für Linux können Industriecomputer mit einem redundanten Ring-, Daisy-Chain- oder sternförmigen TSN-Netzwerk verbunden werden. Die Netzwerkkarte ist speziell für raue Industrieumgebungen konzipiert. 

Zum Software-Umfang gehören Beispiel-Applikationen zum Versenden von TSN-Paketen sowie eine Network-Analyzer-Applikation, die TSN-Performance-Parameter ermittelt und anzeigt. Außerdem kann die Zeitsynchronisation per PTP IEEE 802.1AS über ein einfaches SW-Tool und einen 1-pps-Sync-Ausgang evaluiert werden. Das Starterkit ermöglicht als Hardware-/Software-Upgrade-Lösung für bestehende PLCs, Box-PCs, Gateways und Industrial Server den einfachen Einstieg ins Time Sensitive Networking. Damit erleichtert es die einfache Integration von Endgeräten in das TSN-Netzwerk.