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22 www computerautomation de ● 2 21 -Serie Das Beste aus beiden Welten Ein standardisierter Ansatz für die Kombination des DDSund TSN-Standards ist in Arbeit Es gibt aber auch Gründe DDS und TSN heute schon gemeinsam zu nutzen Nach der langen Zeit der Feldbusse läutet Time Sensitive Networking TSN eine neue Phase der industriellen Kommunikation ein Dabei kommen Fragen auf Wird sich TSN auf lange Sicht durchsetzen? Lassen sich frühere Investitionen sichern und vorhandene Systemkomponenten und Applikationen weiternutzen? Wird es die Möglichkeit geben zukünftige innovative Technologien zu kombinieren und steigende Anforderungen zu erfüllen? Wann muss man sich entscheiden und was wenn man sich zu früh oder falsch entscheidet? Systemarchitekten und Entwickler halten sich gerne alle Optionen offen wenn sie die TSN-Standards mit dem datenzentrischen Data-Distribution-Service-Standard DDS kombinieren Internetanwendungen werden heutzutage mithilfe übergeordneter Middleware-Layer 5 und 6 sowie Connectivity-Framework-Technologien wie MQTT DDS OPC UA HTTP REST integriert Diese Middleware-Technologien isolieren die Anwendungen von den Details der Vernetzung und ermöglichen es verteilte Systeme zu erstellen die robust sind und sich im Laufe der Zeit weiterentwickeln können Sie erleichtern das Erstellen und Freigeben von Datenmodellen und unterstützen Kommunikationsmuster wie Publish-Subscribe und Remote-Service-Aufrufe welche die Anwendungsentwicklung vereinfachen Viele harte Echtzeit-Systeme konnten diese Fortschritte jedoch nicht nutzen Denn die Middlewareund Netzwerk-Technologien konnten nicht das Leistungsniveau oder den Determinismus wie begrenzte Latenz und Jitter bieten was die Anwendung benötigte Daher mussten dedizierte Lösungen Verwendung finden darunter spezielle Industrieprotokolle und benutzerdefinierte Netzwerk-Hardware Die Kombination von DDS und TSN kann dieses Bild jedoch verändern und das Beste aus beiden Welten bereitstellen Das Beste aus beiden Welten TSN bietet eine einmalige Technologie mit der Echtzeit-Verkehr über Ethernet bereitgestellt werden kann Es ermöglicht die Definition der Timing-Anforderungen für jeden Flow und die Konfiguration der Netzwerkpfade einschließlich Switches um sicherzustellen dass die Anforderungen erfüllt werden Zudem bietet es eine Isolation für verschiedene Flüsse sodass der Echtzeit-Verkehr nicht durch andere Kommunikation im selben Netzwerk gestört wird Da sich die Technologie jedoch auf einer niedrigen Ebene im Konfigurationsstack befindet müssen Anwendungen die Flüsse Paketgrößen Frequenzen Prioritäten und Netzwerk-Endpunkte konfigurieren Während dies für einfache Anwendungen für einige Knoten und Flüsse möglich ist wird es für komplexere Systeme extrem aufwendig und unübersichtlich DDS stellt eine ideale Technologie zur Integration von Anwendungen bereit die aus separaten Komponenten bestehen Es befindet sich näher an der Anwendung und bietet eine übergeordnete Schnittstelle in Bezug auf Themen Anwendungsdatentypen und anwendungsrelevante QoS zum Beispiel Zuverlässigkeit Haltbarkeit Priorität und Fristen Zudem kümmert es sich um Details auf niedrigerer Ebene wie das Erkennen der Endpunkte und das Einrichten der Kommunikationswege Während DDS effiziente Binärprotokolle verwendet kann es kein deterministisches Verhalten garantieren da es die untergeordneten Netzwerk-Schichten nicht kontrolliert Es muss also mit dem leben was das zugrundeliegende Netzwerk beispielsweise UDP IP bereitstellen kann Wie funktioniert DDS? DDS ist ein von der Object Management Group OMG verwalteter offener und internationaler Standard der sich direkt mit Teil 8 Bild iStock