Time Sensitive Networking als Chance nutzen

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TSN erlaubt es, das Netzwerk im Detail zu konfigurieren

Neu bei TSN ist die Notwendigkeit, das Netzwerk detaillierter zu konfigurieren. Grundsätzlich ist eine zentrale oder dezentrale Konfiguration möglich. Beide Verfahren werden derzeit diskutiert und auch umgesetzt. Eine Interoperabilität zwischen beiden Verfahren wird angestrebt.

Mit einem größeren Markt kommen auch preiswertere Netzwerkanschaltungen auf den Markt. TSN soll zukünftig auch in der Gebäudeautomatisierung und dem Auto zu finden sein. Tatsächlich erwarten Marktbeobachter, dass der Markt für embedded TSN-Lösungen wesentlich größer ist, als das Potenzial aller heutigen Industrial-Ethernet-Lösungen zusammengenommen.

Der größte technische Vorteil von TSN gegenüber den bisherigen Industrial-Ethernet-Ansätzen ist die Skalierbarkeit. TSN wurde nicht für eine bestimmte Übertragungsgeschwindigkeit definiert, wie das bei den industriellen Netzen heute die Regel ist. Damit ist TSN für 10 oder 100 Mbit/s ebenso einsetzbar wie für 1 oder 5 Gbit/s.

Welche praktischen Vorteile bringt TSN?

Das bedeutet nicht nur, dass Datenaufkommen, wie sie zum Beispiel komplexe optischen Sensoren heute erfordern, besser bedient werden können. Es lassen sich damit auch Topologien besser optimieren, da nun für verschiedene Segmente angepasste Datenraten gewählt werden können. Ob 1000, 100 oder 10 Mbit/s: Es kommt eine einheitliche Schicht 2 zu Einsatz – IEEE802.1 / TSN.

Die einheitliche Netzwerk-Infrastruktur hilft auch den Ausrüstern, denn so sind ihre Lösungen mit TSN nun auch über Automatisierungssparten hinweg einsetzbar: für Gebäude-, Prozess-, und Fabrikautomatisierung ebenso wie für die Energieverteilung.

Was uns zum nächsten Vorteil bringt, dem Ausbildungsfaktor. TSN ist an vielen Universitäten schon ein Thema, meist noch in der Forschung. Aber schon zeigen sich Fach- und Berufsschulen an dem Thema interessiert. Wir können also mit einiger Sicherheit sagen, das TSN-Fachwissen in einigen Jahren zum Grundwissen von Ingenieuren, Technikern und Fachkräften gehören wird. Umlernen zwischen Feldbussen wird nicht mehr notwendig sein.

Brownfield oder was passiert mit den heutigen Protokollen?

Es wird allseits sehr viel Wert darauf gelegt, den Übergang zu TSN für den Kunden einfach und ohne große Stolpersteine zu gestalten. So kann man heute schon sagen, dass die bestehenden Industrial-Ethernet-Protokolle nicht „über Nacht verschwinden“ werden.

Ganz im Gegenteil: wer heute PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT oder ein vergleichbar verbreitetes Industrial-Ethernet-Protokoll einsetzt, der kann mit einiger Sicherheit davon ausgehen, dass er auch in 10 Jahren noch Netze mit diesen Protokollen betreiben kann – und auch Support und Ersatzteile bekommen wird.

Alle Industrial Ethernet Organisationen sehen Modelle vor, wie bestehende Anlagen mit neuen TSN basierten Geräten kooperieren können. Die Schnittstelle zum bestehenden Industrial Network erfolgt über ein Gateway (SERCOS), einen Koppler (EtherCAT) oder ganz ohne spezielle Hardware (PROFINET RT). Insbesondere PROFNET und auch EtherNet/IP planen Ihre Protokolle vollständig direkt auf TSN als Schicht 2 verfügbar zu machen. Somit ist der schrittweise Übergang zu TSN möglich.

Time Sensitive Networking als Chance für Industrieakteure

Kurzum: TSN wird sowohl flächendeckend in neuen Installationen zu finden sein, als auch in „Inseln“ oder „Segmenten“ schrittweise in den Bestand einziehen können. Mit TSN wird es allerdings auch neue Spieler im Industrial-Ethernet geben.

Hier ist besonders OPC UA zu erwähnen, das mit dem neuen Transportprotokoll „PUB/SUB“ in Verbindung mit TSN bereits als Konkurrenz zu den klassischen Protokollen gesehen wird. Dies bedeutet für die Hersteller von Feldgeräten, dass diese sowohl die klassischen Industrial-Ethernet-Lösungen als auch TSN und die neuen Player unterstützen müssen.

TSN eröffnet die Chance, die gesamte industrielle Kommunikation auf eine gemeinsame Basis zu stellen. Die vereinheitlichten Schichten 1, 2 und 3 des ISO-7-Schichtenmodells ermöglichen ganz neue Ansätze bei Skalierbarkeit und Performance. Wird darauf basierend auch die Kommunikation auf den oberen Schichten vereinheitlicht? Kommt ein einheitliches OPC UA PUB/SUB? Möglich. Mit der FIDO5000-Familie sind Anwender auf alle Fälle vorbereitet.

* Volker Goller ist System Applications Engineer in der Deterministic Ethernet Technology Group von Analog Devices

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