600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Что такое сеть, чувствительная ко времени (TSN)?

Преобразователи частоты

Наиболее Промышленный Ethernet сети могут предоставлять жесткий режим реального времени связь для многоосевого синхронизированного управления движением. Но каждая из них использует свои собственные методы синхронизации времени и передачи данных, чтобы гарантировать время цикла, задержку и дрожание, что делает эти сети несовместимыми друг с другом.

Time-sensitive networking (TSN) стремится решить проблему сетевой совместимости, предоставляя стандартные методы синхронизации времени и управления трафиком, позволяющие осуществлять детерминированную связь по стандартным сетям Ethernet. Это также обеспечит “конвергенцию ИТ и ОТ”, позволяя управлять информационными данными, не критичными по времени (например, диагностическими и статистическими данными), и оперативными данными, критичными по времени (например, команды управления движением и безопасности), в одной сети без ущерба для качество обслуживания (Двойной).

Важно отметить, что создание сетей с учетом времени — это не отдельная технология, это набор стандартов, поддерживаемых Целевая группа IEEE 802.1, который определяет механизмы для передачи данных с учетом времени.

Промышленные сети Ethernet основаны на физическом уровне Ethernet, но добавляют проприетарные протоколы на других уровнях, включая уровень 2 (уровень канала передачи данных), для обеспечения связи в режиме реального времени. Сеть с учетом времени стандартизирует уровень 2, поэтому различные сетевые протоколы могут обеспечивать детерминированную связь при совместном использовании одной и той же инфраструктуры. Для этого TSN выполняет три основные функции: синхронизациявсе часы в сети, планированиесамый важный трафик, и “формирование” оставшийся трафик для достижения желаемых схем движения.

Синхронизация

Для надежной связи в режиме реального времени каждое оборудование в сети должно иметь одинаковое представление о времени, то есть каждое устройство должно быть хорошо синхронизировано. TSN достигает этого с помощью IEEE 1588 PTP (протокол точного времени). Обратите внимание, что некоторые сети IE, такие как EtherNet/IP и PROFINET, уже используют IEEE 1588 PTP для синхронизации времени. Большинство сетей TSN будут использовать подмножество IEEE 1588, называемое IEEE 802.1AS или IEEE 802.1ASRev, для синхронизации, хотя другие подмножества IEEE 1588 также являются возможными решениями для TSN, в зависимости от конкретных требований приложения. Однако все устройства в сети должны использовать один и тот же метод синхронизации.

Планирование

Для планирования трафика TSN использует планировщик с учетом времени IEEE 802.1Qbv, который позволяет настраивать временные интервалы в сети для обслуживания различных типов трафика. (Этот процесс часто называют TDMA — множественный доступ с разделением по времени.) Каждому временному сегменту, или срезу, присваивается другой класс трафика, или приоритет. Благодаря синхронизации времени между всеми сетевыми устройствами каждое устройство точно знает, когда следует передавать и обрабатывать каждый класс трафика, и может удерживать другой трафик по мере необходимости, чтобы обеспечить доступность полосы пропускания для критически важных данных. Этот метод синхронизации времени и планирования трафика гарантирует, что сеть может обеспечить детерминированную связь, когда это необходимо.

Формирование

Формирование — это процесс управления трафиком для обеспечения мягкой связи в режиме реального времени или для достижения предопределенных шаблонов трафика. В сетях с учетом времени существует ряд механизмов, которые облегчают формирование трафика на основе конкретных требований к трафику, и эти механизмы формирования могут быть объединены в рамках одной и той же сети. Сочетание механизмов формирования трафика и планировщика с учетом времени позволяет различным типам данных — жестким в реальном времени, мягким в реальном времени и фоновым данным — сосуществовать в одной сети.

Сеть, чувствительная ко времени, — это развивающийся набор стандартов, и в настоящее время разрабатывается совместный стандарт IEC-IEEE для определения профилей TSN для промышленной автоматизации. Этот совместный стандарт, известный как IEC/IEEE 60802: Профиль TSN для промышленной автоматизации (TSN-IA), обеспечит совместимость между различными промышленными протоколами Ethernet, позволяя использовать их в одной сети. Первая официальная версия IEC/IEEE 60802 ожидается в 2022 году.