AccessTSN

Entwicklung einer Echtzeit-Plattform und Management-Werkzeugen für TSN

Hintergrund

Mit der laufenden Standardisierung von „Time Sensitive Networking“ (TSN) durch die Arbeitsgruppe IEE-E802.1 stehen künftig Echtzeitfähigkeiten, die zu Feldbussystemen vergleichbar sind, auch mit Standard-Ethernet aus dem Consumer-Bereich zur Verfügung. Dies verspricht erhebliche Einsparungen bei Kosten und Variantenvielfalt. TSN bietet das Potential, zukünftig nur noch einen Standard auf Transportebene von Echtzeitdaten einzusetzen. Allerdings liegen bisher weder ein standardisierter Funktionsumfang noch eine einheitliche Konfigurationsschnittstelle für entsprechende Anwendungen vor. Damit ist die Nutzung von TSN-Ethernet in der industriellen Automation derzeit – trotz des großen Potenzials – für kleine und mittelgroße Unternehmen (KMU) noch mit einer hohen Einstiegsbarriere verbunden. Somit ergibt sich aktuell der dringende Bedarf hinsichtlich einer Referenzlösung für die Nutzung von TSN-Ethernet in der industriellen Kommunikationstechnik, die zukünftigen Anwendern den Einstieg in diese neue Technologie erleichtert und die Grundlage für eine effiziente Produktentwicklung darstellt.

Ziele

Es gilt, eine Abstraktionsschicht für die Echtzeit-Mechanismen zukünftiger TSN-Ethernet-Netzwerke zu konzipieren, exemplarisch umzusetzen und zu validieren. Entsprechende Anwendungen, die bisher mit dedizierten Feldbussen abgedeckt werden, können dann erstmalig mit standardisiertem Ethernet umgesetzt werden. Dies betrifft primär die folgenden Technologieaspekte:

  • Zeitsynchronisation
  • Garantierter zyklischer Datenverkehr
  • Redundante Übertragungswege
  • Konfiguration und Management

Durch die Nutzung von standardisiertem Ethernet für Echtzeitanwendungen werden konvergente Netze, die jede Art von Daten übertragen, möglich.

Konzept

Das Konzept sieht eine innovative, verallgemeinerbare und skalierbare Lösung vor, die mit einem Baukasten von Hardware- und Software-Modulen den Aufwand für zukünftige Anwender stark reduziert. Dies macht die Nutzung der TSN-Technologie einer breiten Anwenderschicht mit Fokus auf kleine und mittlere Unternehmen in der Automatisierungstechnik zugänglich, reduziert die Time-to-Market, senkt Entwicklungsaufwendungen und stellt gleichzeitig die Konkurrenzfähigkeit sicher.

Umsetzung

Erweiterung von Linux (PREEMPT-RT) um TSN-Funktionalitäten:

  • Anforderungsanalyse aus der Endpunktperspektive für verschiedene Branchen
  • Modulare Treiberarchitektur
  • Unterstützung unterschiedlicher Hardware
  • Generische Applikationsschnittstelle (einschließlich Daten und Trigger/Scheduling)
  • Konfiguration als integraler Bestandteil
  • Open Source Veröffentlichung
  • Geplant: Nachhaltige Unterstützung von TSN im Linux-Kernel (Mainline)

„Keine Technologie, sondern eine nachhaltige Treiberentwicklung“

Ihr Ansprechpartner

Philipp Neher
Dipl.-Ing.

Philipp Neher

Wissenschaftlicher Mitarbeiter "Industrielle Steuerungstechnik"

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