Сеть, чувствительная ко времени, поддерживает приложения Ethernet

Растущая цифровизация производственных процессов требует все большей открытости, надежности, детерминизма и гибкости в промышленных коммуникациях. Чувствительные ко времени сети (TSN) устраняют необходимость разделения сетей информационных технологий (IT) и операционных технологий (OT) в приложениях Ethernet, обеспечивая подход к синхронизации и точному времени для современных систем промышленной автоматизации.

Чтобы удовлетворить потребности промышленного рынка, Microchip анонсировала SparX-5i, новое семейство коммутаторов Ethernet для сетей промышленной автоматизации . В интервью журналу embedded Энди Эберт, менеджер по маркетингу продуктов в Microchip, подчеркнул, как цель TSN решается с помощью надежной, основанной на стандартах связи в реальном времени и как это будет будущее Ethernet.

“ В настоящее время на заводе есть отдельные сети IT и OT. TSN позволяет объединять эти сети. TSN с Ethernet предлагает стандартный способ управления связью в реальном времени, необходимой в сетях автоматизации производства, в отличие от текущих методов, которые имеют проблемы совместимости и не масштабируются до более высоких полос пропускания, которые необходимы по мере того, как все больше и больше устройств становятся взаимосвязанными », - сказал Эберта.

Сеть с учетом времени (TSN)

Скорость, с которой фабрики и заводы осваивают парадигму цифровой трансформации, делает сегодня необходимым разработку высокопроизводительных взаимодействующих сетей, которые могут поддерживать данные при их перемещении от источника к системам управления, от поля к облаку.

Промышленные протоколы, которые хотят использовать Ethernet в качестве средства связи, должны иметь возможность точно управлять различными приоритетами промышленного трафика, и это не может быть гарантировано стандартом Ethernet в его нынешнем виде. «Следующая проблема - это способность справиться с растущим количеством взаимосвязанных интеллектуальных устройств в сетях промышленной автоматизации», - сказал Эберт.

Внедрение систем с возможностями реального времени позволяет компаниям дополнительно совершенствовать свои процессы для повышения качества и производительности при одновременном снижении затрат. Эти преимущества предлагает технология чувствительного ко времени сетевого протокола (TSN).

TSN - это расширение промышленного Ethernet, которое поддерживает детерминированную связь за счет точной синхронизации времени и планирования трафика. Эти механизмы формируют основу для конвергенции, необходимой для обеспечения требуемых уровней прозрачности.

Коммутаторы Ethernet

В связи со спросом на точную синхронизацию и синхронизацию в системах промышленной автоматизации часто требовалось использование многокристальных проприетарных решений, что увеличивало как сложность, так и затраты для разработчиков.

Чтобы помочь разработчикам, Microchip анонсировала SparX-5i, семейство однокристальных коммутаторов Ethernet на основе стандартов IEEE, которые предлагают наиболее полный в отрасли набор функций TSN. Семейство SparX-5i поддерживает ключевые стандарты TSN IEEE, такие как профиль IEEE 1588v2 и IEEE 802.1AS-REV для синхронизации времени, IEEE 802.1Qbv для формирования трафика, IEEE 802.1Qbu / 802.3br для уменьшения задержки, IEEE 802.1Qci для контроля потоков и IEEE 802.1CB для бесшовного резервирования. Кроме того, семейство поддерживает стандартный L2 / L3 Ethernet с полосой пропускания до 200 Гбит / с, включая интерфейсы 100 Мбит / с, 1 Гбит / с, 2,5 Гбит / с, 5 Гбит / с, 10 Гбит / с и 25 Гбит / с, что является наиболее гибким решением для подключения, доступным на рынке.

Независимо от того, работаете ли вы в автомобилестроении и машиностроении или в индустрии продуктов питания и напитков, TSN предлагает важные преимущества для промышленного производства, включая резервирование полосы пропускания, механизмы качества обслуживания (QoS), низкую задержку и параллельную передачу нескольких протоколов - даже в в реальном времени и без проприетарных расширений стандарта, как в случае с Ethernet. Протокол TSN вводит разные классы трафика, совместно использующего одно и то же соединение, резервирует ресурсы для потоков с детерминированными характеристиками с течением времени и обеспечивает общую сеть, которая поддерживает несколько стандартов связи, таких как следующая мобильная связь 5G.

TSN более 5G

Еще одна важная новость в промышленной сфере - это появление 5G. Впервые решение беспроводной связи будет иметь все необходимое, чтобы стать эталонным решением даже для производственного мира, где приложениям реального времени требуется детерминированная и надежная сетевая производительность.

«Последние стандарты 5G поддерживают связь с малой задержкой, что делает возможным использование TSN в мобильных сетях. Заставить TSN работать через 5G - сложная задача, поскольку мобильные устройства перемещаются с сотовой станции на сотовую. Это может нарушить подключение и повлиять на задержку и надежность. Местные частные сети 5G (например, в заводских цехах) могут выиграть от протоколов TSN », - сказал Эберт.

Таким образом, вполне возможно, что в ближайшем будущем 5G и TSN могут сосуществовать в заводской реализации будущего, где будут выполнены основные требования к подключению:5G для гибкости и TSN для чрезвычайно низкой задержки.