Interview mit Rahman Jamal

Controller für das nächste große Ding

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Welche Vorteile bietet denn dieser neue TSN-Standard im Vergleich zu den heute eingesetzten ethernetbasierten Feldbussen?

Im Grunde genommen sind es vier Hauptvorteile: Erstens Bandbreite: Anspruchsvolle Sensoranwendungen mit großen Datensätzen, wie 3D-Scan, Leistungsanalysen oder industrielle Bildverarbeitung, belasten häufig die Netzwerkbandbreite. Außerdem werden für die Steuerung und Regelung heute oft proprietäre Ethernet-Derivate genutzt, die wiederum auf Halbduplex-Kommunikation und Bandbreiten von 100 MB limitiert sind. TSN hingegen soll Vollduplex-Kommunikation unterstützen und gängige Ethernet-Raten gestatten.

Zweitens Security: Die meisten heute eingesetzten maschinennahen Feldbusse nutzen Air Gap oder Security through Obscurity, um die Datensicherheit zu gewährleisten. Prägend hierfür ist in die Automobilindustrie, in der geschlossene CAN-Netzwerke und Air Gaps für die Übermittlung sämtlicher Steuerungs- und Betriebsdaten genutzt werden. Wie neueste Sicherheitslücken - Security breaches - jedoch deutlich machen, ist es erforderlich, die Datensicherheit auch komplett auf die kritische maschinennahe Steuerungs- und Regelungsinfrastruktur zu erweitern. Bei TSN sind kritische Steuerungs- und Regelungsdaten bei der Übertragung geschützt. Zudem werden gängige IT-Sicherheitsbestimmungen eingehalten. Weitere Abwehrebenen für das Sicherheitsframework lassen durch Segmentierung und Leistungsschutz erreichen.

Drittens Interoperabilität: Weil sich TSN auf gängige Ethernet-Komponenten stützt, lässt es sich in den üblichen IT-Verkehr und bereits existierende Brown-Field-Anwendungen reibungslos integrieren und so die Bedienfreundlichkeit verbessern. Auch wird TSN einige Ethernet-Funktionen übernehmen, beispielsweise http-Schnittstellen und Webdienste, die Reparaturfunktionen, Ferndiagnosen und Visualisierungen gestatten – so wie sie bei IIoT-Systemen gängig sind. Durch die in Großserien hergestellten kommerziellen Chips, tragen die eingesetzten Standard-Ethernet-Chipsätze zusätzlich zu gesenkten Komponentenkosten bei.

Viertens Latenz und Synchronisation: TSN priorisiert Kommunikation mit geringer Latenz, was insbesondere für Regelungsapplikationen sowie solche, die eine schnelle Systemantwort erfordern, vonnöten ist. Ebenso gestattet der neue Standard eine zeitliche Synchronisation zwischen den einzelnen Knoten bis in den zweistelligen Nanosekundenbereich und deterministische Übertragungszeiten im zweistelligen Mikrosekundenbereich. Für eine zuverlässige Übertragung zeitkritischer Daten wiederum sorgen automatisierte Konfigurationen für äußerst zuverlässige Datenpfade. Hier werden Pakete dupliziert und anschließend zusammengeführt, was wiederum für eine verlustlose Pfadredundanz sorgt.

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