Potenziale von Time-Sensitive-Networking

Konvergenz & Transparenz

Time-Sensitive-Networking (TSN) kann industrielle Ethernet-Standards durch mehr Konvergenz und Transparenz zwischen IT (Informationstechnik) und OT (Operational Technology) verbessern. Unternehmen, die konvergente und transparente Kommunikationssysteme einsetzen, bekommen konkrete und präzise Einblicke in ihre Prozesse und gewinnen dadurch Informationen zur Qualitätssteigerung und Produktivitätserhöhung.
 CC-Link IE TSN unterstützt mit Determinismus und Netzwerkkonvergenz zwei wesentliche Aspekte für 'Connected Industries'.
CC-Link IE TSN unterstützt mit Determinismus und Netzwerkkonvergenz zwei wesentliche Aspekte für ‚Connected Industries‘.Bild: CC-Link Partner Association

TSN ist im Data Link Layer, der Schicht 2 des OSI-Referenzmodells angesiedelt und erweitert hier die Netzwerkeigenschaften. Diese Erweiterungen werden durch die IEEE802.1-Ethernet-Substandards definiert und haben das Ziel Determinismus und Konvergenz verschiedenster Datenströme in einem Netzwerk zu erreichen. Zwei besonders wichtige TSN-Substandards im Hinblick auf diese Funktionalitäten sind IEEE802.1 AS und c. IEEE802.1 AS sorgt für Determinismus und ist die Grundvoraussetzung für die Synchronisierung aller Teilnehmerkomponenten in einem Netzwerk. Wenn im Netzwerk eine gemeinsame Referenzzeit gilt, definiert IEEE802.1 Qbv die sogenannten ‚Time Aware Shapers‘. Diese legen bestimmte Zeitfenster (Slots) fest, denen jeweils verschiedene Typen von Netzwerkdaten zugewiesen werden. Die Zuweisung erfolgt dann abhängig von Art und Priorität der zu transportierenden Informationen. Hierbei wird eine deterministische Kommunikation ermöglicht bei der kein Datenpaket verloren geht.

Deterministischer Datenverkehr

Daraus ergibt sich, dass neben den Daten zur Maschinensteuerung, wie I/O-Zustände, auch Safety- und Motion-Control-Daten über das gleiche Netzwerk synchron in Echtzeit transportiert werden. Des Weiteren können asynchrone, nicht zeitkritische Daten jeglicher Art, basierend auf TCP/IP oder UDP/IP jederzeit mit übertragen werden. So können verschiedene Arten von Daten vorhersehbar durch das Netzwerk geleitet und gesteuert werden. Es werden somit einfachere, schlankere, kostengünstigere und leichter zu wartende Netzwerkarchitekturen realisiert. Darüber hinaus bietet die Möglichkeit der Konvergenz die Bereiche OT und IT zusammenzuführen und schafft hier ein neues Maß an Transparenz in den Fertigungsprozessen. Ob die Implementierung von Konvergenz und Transparenz gelingt, hängt maßgeblich von der Leistungsfähigkeit der unterstützenden industriellen Netzwerke ab. Das Netzwerk muss große Datenmengen aus verschiedenen Quellen in verschiedene Bereiche des Unternehmens übertragen. Dieser Datenverkehr muss deterministisch, also zuverlässig und vorausberechenbar erfolgen, damit ein betrieblicher Performance- und Effizienzgewinn erreicht wird. Dieses bedeutet für Endanwender, Maschinenbauer und Automatisierungsanbieter ein neuer effizienter, kostensparender und holistischer, also ganzheitlicher, Lösungsansatz für die Umsetzung von innovativen Ideen zur Produktionsplanung von Fertigungsprozessen.

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