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Time-Sensitive Networking (TSN)

Mittlerweile haben die meisten Betreiber industrieller Netzwerke von Time-Sensitive Networking, kurz TSN, gehört. Wir erhalten viele Fragen von Kunden zu dem Status dieser Technologie und wie ihre Prozesse von TSN profitieren können. Als jemand, der an der Ausformulierung mehrere TSN Standards innerhalb der IEEE - der Standardisierungsorganisation, die Ethernet definiert - mitarbeitet, möchte ich Ihnen einen kurzen Überblick darüber geben, was diese Technologie ist, wo sie steht und was Sie jetzt tun können, um sie zu Ihrem Vorteil zu nutzen.

Was ist TSN und wie können Sie davon profitieren?

TSN ist die kontinuierliche Weiterentwicklung von Ethernet, was nahezu jedem bekannt ist. Eine wichtige, bewährte Technologie, die dazu beiträgt, viele der leistungsfähigsten Netzwerkfunktionen von heute zu ermöglichen - bis hin zu den außergewöhnlichen datengesteuerten Funktionen des „Industriellen Internet der Dinge“. Ein Kollege von mir sagte einmal: "Ein Standard, der sich nicht ständig weiterentwickelt, ist ein toter Standard." Die Entstehung von TSN ist ein Beispiel dafür, wie sich Ethernet ständig weiterentwickelt und zugleich der bisher größte Quantensprung dieser Technologie.

Time-Sensitive Networking (TSN)

TSN ermöglicht es Ethernet, die Anforderungen des Echtzeitdatenverkehrs zu unterstützen, und stellt sicher, dass unternehmenskritische Kommunikation rechtzeitig an ihren Bestimmungsort gelangt. Dies erweitert Ethernet um einen Grad an Determinismus, der bisher von anderen IEEE Ethernet Standards nicht erreicht wurde.

Lassen Sie uns das gemeinsam gedanklich durchspielen. TSN ermöglicht es, dass unternehmenskritischer Datenverkehr wie Steuerungsdaten oder Sicherheitsinformationen in nur einem Netzwerk zusammen mit weniger wichtigem Datenverkehr übertragen werden kann, ohne dass ein unternehmenskritischer Befehl etwa durch einen Video Feed oder Datei Download verzögert wird. Mit anderen Worten: Betreiber können jetzt getrennte unternehmenskritische und Standard Netzwerke sicher zusammenführen und so deutliche Kosten- und Ressourceneinsparungen erzielen. Darüber hinaus können an den Fertigungslinien Befehle für die schnellsten und zeitkritischsten Prozesse Priorität erhalten. Somit ist es für die Bediener möglich, die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen ohne Angst haben zu müssen, dass die Befehle verzögert übertragen werden und am Ende die gesamte Linie stillsteht.

Sie können schon heute von TSN profitieren

Netzwerkbetreiber fragen häufig, ob TSN bereits "vollständig" sei. Diese Frage bringt mich immer in eine schwierige Lage. Natürlich ist TSN noch nicht "vollständig". Denn diese Technologie entwickelt sich kontinuierlich weiter und passt sich neuen Anforderungen verschiedener Branchen an, genau wie Ethernet selbst. Zugleich ist TSN jedoch bereit für die Evaluierung und den Test in Betriebsszenarien aller Art sowie für den Einsatz in Fertigungsprozessen. Zahlreiche TSN-fähige Switches, Softwaretools und zugehörige Geräte sind von führenden Anbietern wie etwa Belden/Hirschmann erhältlich. TSN basiert auf der standardisierten IEEE 802 Ethernet Technologie und lässt sich daher nahtlos in bestehende industrielle Ethernet Infrastrukturen integrieren, um nahezu sofort eine erweiterte Funktionalität bereitzustellen. Tatsächlich arbeiten wir mit zahlreichen Unternehmen auf der ganzen Welt zusammen, welche die Echtzeitfähigkeit von TSN so schnell wie möglich nutzen möchten. Und die Tests, die sie durchführen, verdeutlichen die Vorteile von TSN sehr eindrucksvoll.

Die neuesten Entwicklungen in der Standardisierung

Bei der IEEE arbeiten Vertreter vieler Unternehmen zusammen, um die Standards weiter voranzutreiben, die Stabilität zu erhöhen und die Leistung zu verbessern und so TSN insgesamt noch leistungsfähiger und nutzbarer für Industrieunternehmen zu machen. Es ist also ein fortlaufender Prozess. Sobald Anforderungen zur Optimierung der Standards erkannt werden, werden neue Projekte begonnen, um die bereitgestellten Mechanismen nochmals zu verbessern. Dies trägt dazu bei, dass TSN immer praxisbezogener und benutzerfreundlicher wird. So wurden beispielsweise in den TSN Standards zunächst drei Managementverfahren beschrieben. Erfahrungen aus Testumgebungen und von Anwendern, die TSN bewerten, zeigten jedoch, dass weitere Verbesserungen bei diesen Verfahren erforderlich sind, um eine umfassende Verwaltung von TSN Netzwerken zu ermöglichen. Dies hat zu neuen Ansätzen innerhalb der IEEE 802.1 Arbeitsgruppe geführt, um die von den Anwendern erkannten Schwachstellen zu beheben.

Time-Sensitive NetworkingEs ist wichtig zu begreifen, dass TSN weder eine "Technologie" oder ein Standard ist, sondern eher eine breite Palette von Funktionen. Man könnte TSN als einen Werkzeugkasten betrachten, der für unterschiedliche Anforderungen, Anwendungen und Bedürfnisse verschiedene Werkzeuge bereitstellt. Ein Teil von ihnen stellt etwa Zeitsynchronisation bereit, ein anderer regelbasierten Datenverkehr, wiederum ein anderer die Verfahren für die Redundanz und so weiter. Manche Werkzeuge funktionieren nur gemeinsam, während andere völlig unabhängig voneinander eingesetzt werden können. Die Flexibilität, die dieser Ansatz den Anwendern bietet, ist zwar ein großer Vorteil, wirft aber auch eine Frage auf, die beantwortet werden muss: Woraus besteht die gemeinsame Kombination von Standardmechanismen, die Anwender in der Industrie auswählen können, um die Kompatibilität zwischen industriellen TSN Geräten zu gewährleisten?

Diese Frage führte zu einer wichtigen neuen Entwicklung. Die IEEE hat zusammen mit der IEC ein Projekt begonnen, um ein Profildokument zu entwickeln, das eine Teilmenge der Standards umfasst, die auf die Anforderungen der industriellen Anwender zugeschnitten sind. Von den Anbietern von TSN Technik für die Industrie wird erwartet, dass sie diesem Profil bei der Entwicklung spezieller Produkte für den Industriebereich folgen. Die Bearbeitung dieses Profils wird  in der IEEE Arbeitsgruppe 802.1 als Projekt "IEC/IEEEEE 60802 TSN Profile for Industrial Automation" fortgeführt und zielt darauf ab, einen gemeinsamen Standard der beiden Organisation zu definieren. Es ist übrigens nicht alltäglich, dass die IEC und die IEEE so eng zusammenarbeiten. Dies und die umfassende Einbeziehung von Experten aus beiden Organisationen unterstreicht die Bedeutung des Vorhabens, was ich als Mitglied sowohl in der IEEE als auch in der IEC äußerst spannend finde. Es ist mit Sicherheit eine Partnerschaft, die für alle Beteiligten sehr nützlich sein wird.

Kommt Time-Sensitive Networking für Sie zur richtigen Zeit?

Wie bereits erwähnt, sammeln viele Erstanwender bereits Erfahrungen mit dieser neuen Weiterentwicklung von Ethernet und beginnen, die Vorteile dieser Technologie zu nutzen, während die Feinabstimmung der Standards fortgesetzt wird. Möchten Sie zu den Erstanwendern gehören? Belden/Hirschmann kann Ihnen helfen, eine fundierte Entscheidung zu treffen. Wir bieten Ihnen an, die Vor- und Nachteile mit Ihnen zu diskutieren. Außerdem informieren wir Sie gern über die neuesten TSN Produkte von Belden/Hirschmann wie die Switches der Familien RSPE, OCTOPUS und BOBCAT sowie unsere Industrial HiVision Netzwerkmanagement-Software, welche die TSN Konfiguration mehrerer Geräte schneller und einfacher macht. Mit ihr können Anwender beispielsweise TSN Zeitpläne auf allen an der TSN Kommunikation beteiligten Geräten gleichzeitig konfigurieren, anstatt Parameter wie Zeitsynchronisation und Priorisierung auf allen Geräten einzeln einzustellen. Wir sind von TSN überzeugt und statten immer mehr Geräte mit TSN-Funktionalität aus. Wir haben keinen Zweifel daran, dass diese Technologie in naher Zukunft ein "Must have" in der industriellen Automatisierung sein wird. Möchten Sie auf den Zug aufspringen, um sich Vorteile gegenüber dem Wettbewerb zu verschaffen? Kontaktieren Sie uns jederzeit und wir können Ihnen bei der Entscheidung helfen.

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