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33 www computerautomation de ● 9 20 -Serie TSN handelt es sich nicht um eine einzige Technologie sondern vielmehr um eine Vielzahl von Standards und Mechanismen die verschiedene Aspekte aus den Bereichen zeitkritische Kommunikation robuste Datenübertragung Hochverfügbarkeit und Verkehrsdisziplinierung abdecken Daher stellt sich die Frage ob es notwendig ist dass zukünftig Netzwerk-Teilnehmer immer das komplette Set an TSN-Mechanismen beherrschen um als TSNfähig zu gelten oder ob es dafür auch ausreicht wenn ein Gerät nur einen Teil dieser Mechanismen unterstützt Mit Blick auf die unterschiedlichen Anforderungen an zum Beispiel Echtzeit-Fähigkeit oder Zuverlässigkeit die in den vielfältigen und diversen Anwendungsbereichen für TSN vorherrschen erscheint es offensichtlich dass eine Unterstützung aller Features aus dem TSNBaukasten nicht immer notwendig ist Daher ist es wichtig Rahmenbedingungen zu schaffen die klarstellen welche TSNMechanismen ein Gerät beherrscht das als TSNfähig verkauft wird Ein etablierter Weg um für verschiedene Anwendungsdomänen und vertikale Märkte eine solche Klarstellung zu erreichen ist die Definition von Profilen Ein Profil erlaubt es aus der Vielfalt der vorhandenen Mechanismen zielgerichtet die auszuwählen und als verbindlich vorzuschreiben die für den jeweiligen Markt nötig sind Dadurch kann gewährleistet werden dass sich Geräte die für den Einsatz in einem speziellen Markt gedacht sind auf Feature-Ebene interoperabel betreiben lassen gleichzeitig aber die Kosten für die Geräte beherrschbar bleiben Ein Beispiel für ein solches Profil ist die IEC IEEE 60802 ein Projekt zur Definition eines Profils für den Bereich Industrial Automation das momentan im Rahmen der IEC und der IEEE 802 1 spezifiziert wird Sind alle TSN-Netzwerke gleich? TSN-Netzwerke lassen sich abhängig von den Anforderungen der Anwendungsdomäne in denen sie eingesetzt werden auf unterschiedliche Art und Weise betreiben Deshalb ist es wichtig gemeinsame Spielregeln etwa das End Station Modell für den Betrieb innerhalb eines Netzwerkes festzulegen sowie ihre Eigenschaften und das Set der TSN-Features die in den Netzwerk-Geräten einheitlich nötig sind Das gemeinsame End Station Modell beschreibt einerseits die Mechanismen mit denen Pakete zeitgesteuert ins Netzwerk übertragen werden Zudem aber auch auf welche Weise sich dadurch die entsprechenden Elemente der Netzwerk-Konfiguration einzelnen Applikationen zuweisen lassen Das gemeinsame Modell ist besonders wichtig für die Konfiguration denn um Herstellerunabhängig Endgeräte in ein Netzwerk einbinden zu können muss das Verhalten der Geräte bekannt sein welches durch die jeweilige Ausprägung von Eigenschaften in den Endgeräten parametriert wird Für ein gemeinsames Modell sind Eigenschaften wie zeitgesteuertes Senden und Zeit-Synchronisation im Endgerät essenziell Was nicht zwangsläufig festgelegt werden muss sondern flexibel und an die jeweilige Applikation anpassbar bleiben sollte sind Konfigurationsdetails wie mögliche Zykluszeiten Anzahl der zeitgesteuerten Sende-Slots und Präzision der Synchronisation Wenn diese Informationen offengelegt werden kann eine Konfigurationseinheit dies berücksichtigen Ebenso relevant ist das minimale Set an Mechanismen in den TSN-Bridges welches die Basis für die Qualityof-Service-Garantien QoS-Garantien im Netzwerk bildet Eine Einigung auf gemeinsame Mechanismen wie etwa Time Aware Shaping und Preemption in TSN-Bridges bildet die Basis für domänenweite Garantien Auch hier muss die exakte Ausprägung offen aber transparent bleiben Für eine neutrale Definition eines Netzwerks sollte bei der Auswahl der TSN-Features und deren minimalen Ausprägung auf rein abstraktem Niveau der IEEE-Mechanismen gearbeitet werden Wie schon erwähnt wird im realen Einsatz nicht jedes TSN-Netzwerk identisch ausgeprägt sein Da die Vorgaben für Endgeräte und Bridges ein minimales Set beschreiben können die Garantien die in einem Netzwerk gegeben werden können durch Erweiterung um zusätzliche Features und durch unterschiedliche Ausprägungen dieser Features beeinflusst werden Hierbei ist zu beachten dass innerhalb eines Netzwerks Geräte mit einem möglichst einheitlichen Set an Features zum Einsatz kommen sollten Nur so lassen sich die jeweiligen Mechanismen netzwerkweit einsetzen Der Schlüssel um eine entsprechende Homogenität bei den Features in einem Bereich eines Netzwerks zu erreichen sind TSN-Domänen Innerhalb einer TSN-Domäne muss gewährleistet sein dass alle Geräte ein einheitliches Set an Features unterstützen welches für die Der Werkzeugkasten allein ist zu wenig Für die Echtzeit-Kommunikation gab es in der Vergangenheit kaum taugliches Werkzeug Zwar existierten durchaus mächtige Lösungen für spezifische Anwendungen diese glichen aber eher einer komplexen Werkzeugmaschine denn einem schlichten Werkzeugkasten mit allen Vorund Nachteilen Mit TSN ändert sich das TSN ist kein neuer eigener Standard sondern eine Sammlung von Erweiterungen des bewährten Ethernets in IEEE 802 1 Statt einer einzelnen allumfassenden Lösung wird Ethernet um eine Vielzahl neuer Mechanismen erweitert welche die Grundlage einer deterministischen Echtzeit-Kommunikation darstellen Diese neuen Werkzeuge für die Echtzeit-Kommunikation werden zeitnah zur Verfügung stehen Doch wie auch bei einem gut ausgestatteten Werkzeugkasten helfen allein die Werkzeuge nicht um eine Aufgabe zu lösen Einerseits muss klar sein was mit welchem Werkzeug bezweckt werden soll anderseits gilt es zu wissen wie dieses korrekt anzuwenden ist Bei TSN werden zurzeit beide Aspekte intensiv im Rahmen der Konfiguration diskutiert Dass die Aspekte dabei häufig vermischt werden macht die Sache sicher nicht leichter Die grundlegenden Konfigurationsansätze sind zwar in IEEE 802 1Qcc definiert doch benötigen diese viele Detaillierungen um nutzbar zu werden Im fünften Teil der TSN-Artikelserie betrachten die Autoren von Hirschmann das Thema Konfiguration sehr neutral und spiegeln den aktuellen Stand der Entwicklung wider Wie immer freuen wir uns über Rückmeldungen Kommentare oder Anregungen zu unserer Serie Ihr Florian Frick und Meinrad Happacher P S Das Thema Konfiguration spielt auch in der diesjährigen virtuellen TSN A Conference am 7 und 8 Oktober eine große Rolle Nähere Informationen www tsnaconference de TSN-Serie Teil 5