TSN - Time Sensitive Network

In Ethernet-Netzwerken können Geräte mit zwei externen Ports vereinfacht implementiert und konfiguriert werden. Zum Beispiel müssen MAC-Adressen nicht gelernt werden, da die Sendeportbestimmung trivial ist. Es müssen also nicht alle in Standards definierten Funktionen implementiert werden. Auch auf Ethernet TSN ist dieses Konzept grundsätzlich anwendbar. Zum Beispiel kann eine Voll-Konfiguration und Implementierung des Time Aware Scheduler entfallen und es können identische, vereinfachte Konfigurationsdaten für alle Geräte in einer Linientopologie verwendet werden ohne die genaue Topologie (Gerätereihenfolge) zu kennen.

Als Ethernet TSN (Time Sensitive Networks) werden IEEE 802.1-Standards bezeichnet, welche den Ethernet MAC-Layer und Ethernet-Switching um Zeitsynchronisation, kleine Übertragungslatenz und höchste Verfügbarkeit ergänzen. Welche der einzelnen IEEE-Standards für welche Protokolle (PROFINET, OPC UA, EtherCAT, Modbus, Videostreams usw.) und Anwendungen (Motion Control, Process Automation, Safety, Sensor-to-Cloud) eingesetzt werden, ist z.B. Nutzerorganisationen überlassen. Für die Protokolle PROFINET und OPC UA gibt es inzwischen z.B. Spezifikationen oder Entwürfe für die Umsetzung von Ethernet TSN als Protokoll-integrierte Lösungen inkl. Systemkonfiguration. Verschiedene Ansätze sehen teilweise auch konvergente Netze vor, bei denen Protokoll-/Anwendungskonfiguration und Netzkonfiguration getrennt sind und in denen unterschiedliche Protokolle von den Ethernet TSN-Mechanismen profitieren können. Das Fraunhofer IOSB-INA hat einen Ethernet TSN-Testaufbau mit einer Safety-Anwendung aufgebaut und die Möglichkeiten der Leistungssteigerung der Safety-Kommunikation durch Ethernet TSN evaluiert. Die Messungen zeigten, dass der Jitter durch TSN deutlich reduziert wird und die maximale Latenz geringer ist. Damit lässt sich z.B. der notwendige Sicherheitsabstand zwischen sicherer Sensorik und gefährdender Aktorik reduzieren.