Echtzeit-Ethernet TSN Wie National Instruments zu TSN steht

Rahman Jamal, Global Technology and Marketing Director bei National Instruments: "Es hilft nicht, lange zu argumentieren und zu normen. Wichtig ist jetzt, konkrete Projekte umzusetzen!"
Rahman Jamal: "TSN hat das Potenzial, die nächste Generation der industriellen Vernetzung einzuläuten."

National Instruments (NI) arbeitet in der TSN-Arbeitsgruppe der IEEE 802.1 mit und hat sich mit Kuka für das Einbringen des zukünftigen Standards in die OPC Foundation stark gemacht. Rahman Jamal, Global Technology and Marketing Director bei NI, erläutert die Hintergründe.

Herr Jamal, NI war neben Kuka Mitinitiator der TSN-Aktivitäten bei der OPC Foundation. Worin liegen Ihre Beweggründe pro TSN?

Für TSN spricht, dass wir damit deterministische Highspeed-Datenübertragung und extrem präzise Zeitsynchronisation über Ethernet ermöglichen können. Und das Interessante dabei ist: Diese Eigenschaften werden gleich in Silizium gegossen. Das Thema TSN wird – da es von maßgeblichen Chip-Herstellern angegangen wird – einen großen Einfluss auf eine Vielzahl von Anwendungen und Märkten haben.

Wir trauen uns, diese Aussagen zu machen, weil sich National Instruments mit dem Standard IEEE 802.1 – der ja die Grundlage für Ethernet-Produkte bildet – schon lange beschäftigt. Dabei sind wir vor allem in der Arbeitsgruppe "Time-Sensitive Networking" (TSN) des IEEE 802.1 sehr aktiv vertreten. Ziel dieser Arbeitsgruppe ist: den Ethernet-Standard so weiterzuentwickeln, dass er auch für industrielle Automatisierungsaufgaben mit hohen Echtzeitanforderungen nutzbar ist. Gearbeitet wird konkret an den Themen:

Netzwerkzeitsynchronisierung  (802.1ASbt); zeitliches Scheduling von über das Netzwerk versendeten Datenpaketen für garantierte Latenzzeiten (801.1Qbv); Netzwerkredundanz (802.1CB) und an dem Thema präemptives Versenden der Pakete, um niedrigere Latenz und höhere Bandbreiten sicherzustellen (802.1Qbu und 802.3br). Zudem ist die Arbeitsgruppe IEEE 1588 aktiv, die sich dem Precision Time Protocol widmet.

Sehen Sie  noch eine klar gezogene Grenze zwischen den in Deutschland so geliebten Feldbussen und TSN? Oder naht das Ende des Feldbus-Zeitalters?

Die Feldbusse und ihre Ethernet-Derivate haben heute definitiv ihre Berechtigung. Gehen wir aber einen Schritt weiter in Richtung IoT und vor allem in Richtung Indus­trial IoT mit den Themen Industrie 4.0, Cyber-Physical Systems und M2M-Kommuni­kation, dann wird klar: Wir brauchen explizit "einen" Standard, der von allen Akteuren unterstützt wird und der einen nahtlosen Datenfluss ermöglicht. Und hier birgt das TSN das Potenzial, die nächste Generation der industriellen Vernetzung einzuläuten.

Die Einhaltung "eines" Standards muss aber auch überwacht werden …

Da sehen wir heute schon die ­Mechanismen greifen, die ja auch in der Feldbus-Welt mit den Feldbus-Organisationen  erfolgreich praktiziert wurden: In diesem Zusammenhang möchte ich die Arbeiten der AVnu Alliance erwähnen. Die AVnu Alliance ist ein Konsortium, das durch Zertifizierungen deterministische Netzwerktechnologien auf Basis offener Standards vorantreibt. Das heißt:  AVnu schafft und erstellt Zertifizierungsprogramme, die die Interoperabilität von Netzwerkgeräten sicherstellt. Die zugrunde­liegende Technologie ermöglicht determinis­tische synchronisierte Vernetzungen auf der Grundlage der IEEE-TSN-Basisstandards. In Zusammenarbeit mit anderen Standardisierungsgremien, Normungsinstituten  und technischen Arbeitsgruppen entwickelt das  Konsortium Lösungen im Bereich professioneller Audio-/Videodaten, im Bereich Automotive, für industrielle Steuerungen und Regelungen sowie in verschiedenen Bereichen der Unterhaltungselektronik.

Was ist der Status des erwähnten Silizums beziehungsweise der Chips?

Es gibt bereits Pre-Standard-Chips und entsprechendes IP sowohl für End­knotenpunkte als auch für Switches. Zwar kann ich nichts über die Pläne der einzelnen Unternehmen sagen, doch kann ich erwähnen, dass viele große Hersteller wie Intel, Broadcom, Marvell und Cisco an den Standards sowie in der industriellen Gruppe des AVnu-Konsortiums aktiv mitarbeiten.

Wie beurteilen Sie die Tragfähigkeit der OPC-UA-Technologie, inklusive TSN? Oder anders gefragt: Ist abzusehen, dass OPC UA eventuell von ganz anderen Web-Services-Technologien aus dem Mainstream verdrängt wird?

Es ist definitiv sinnvoll, innerhalb der Arbeitsgruppe der OPC Foundation OPC UA auf dem TSN aufzusetzen und um die Belange der Industrial-IoT-Echtzeitanforderungen zu  erweitern; es wäre sicher nicht dienlich, diesen Trend zu ignorieren und wie in der Vergangenheit üblich, auf eine proprietäre Lösung mit den altbekannten politischen Konsequenzen zurückzugreifen.

Gleichzeitig muss ich in dem Zusammenhang erwähnen, dass NI zusammen mit anderen Herstellern wie GE, Intel, Cisco, Broadcom und Marvell im AVnu-Konsortium daran arbeitet, einen Standard für eine Infrastruktur zeitkritischer Gerätekommunikation zu schaffen, der gleich in Silizium abgebildet werden soll. Diese Infrastruktur soll unabhängig vom Anwendungsprotokoll werden und sich von vielen Organi­sa­tionen nutzen lassen. Eine solche gemeinsame Grundlage wird für Interoperabilität, eine ­Reduktion der Systemkosten und eine Skalierbarkeit auf höhere Bandbreiten und Technolo­gien wie WiFi sorgen.

Einige Mitglieder der OPC Foundation haben bereits Interesse an der Nutzung dieser Grundlage bekundet, um das OPC-UA-Protokoll zu verbessern - ein Interesse, das NI aktiv unterstützt.