Deterministisches Verhalten mit Standard-Ethernet Fast Track Switching für die Automatisierung

Deterministisches Verhalten mit Standard-Ethernet

Echtzeit und Ethernet sind heute kein Widerspruch mehr. Unterschiedlichste Verfahren wurden entwickelt, die das Ethernet durch deterministische Protokoll-Varianten ergänzen. Ein neues Verfahren mit Standard-Ethernet erreicht durch eine vorrangige »Abfertigung« gekennzeichneter Datenpakete ein deterministisches Verhalten bei kurzen Verzögerungszeiten.

Mit den heutigen Switching-Verfahren ist die Ethernet-Kommunikation nicht deterministisch. Trotz der Möglichkeit der Priorisierung nach dem Standard IEEE 802.1q konkurrieren die Automatisierungstelegramme mit allen Telegrammen gleicher und höherer Priorität. Deshalb kommt es in der Kommunikation immer noch zu einer statistischen und damit für die Automatisierung nicht akzeptablen Verzögerung. Die heutigen Switching-Verfahren haben für die Automatisierung zwei entscheidende Nachteile:

  • Verzögerung im Eingangs-Port: Wenn die Queue eines Eingangs-Ports mit Telegrammen gefüllt ist, die gleich oder höherer priorisiert sind als die Automatisierung, dann werden Automatisierungstelegramme verzögert. Ein Beispiel: Ein Telegramm mit hoher Priorität und einer Länge bis zu 1500 byte wird stets bevorzugt gesendet. Das führt zu Verzögerungen für Automatisierungstelegramme, die nicht vorhersagbar sind.
  • Stau im Ausgangs-Port: Wenn der Ausgangs-Port eines Switch durch Telegramme belegt ist, müssen auch Automatisierungstelegramme mit hoher Priorität auf die Port-Freigabe warten. Beispiel: Ein Telegramm mit niedriger Priorität und einer Länge von 1500 byte verlässt den Ausgangs-Port. Das anstehende Telegramm muss dann bis zu 125 μs auf die Port-Freigabe warten.