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Time-sensitive Networking

Erste Gehversuche mit TSN machen

12. Januar 2017, 14:51 Uhr |

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Echtzeit- und Entertainment-Daten in friedlicher Koexistenz

Gleichzeitig war eine Videokamera an das Netzwerk angebunden, die Störsignale, also einen Videodatenstrom, über das Netz sandte. Mit konventionellem Ethernet (CSMA/CD) war auf der rotierenden Scheibe praktisch kein Schriftzug zu erkennen, mithin eine Echtzeitfähigkeit nicht gegeben. Mit dem Audio-/Video-Broadcast-Protokoll, aus dem TSN weiterentwickelt wurde, war immerhin ein zitternder Schriftzug sichtbar, d.h. die Verbindung war von einem Jitter geprägt, der sich innerhalb einer gewissen Toleranz bewegte. Mit TSN Frame Preemption war der Schriftzug absolut stabil und damit die Synchronisation zwischen Positionssensor und Stroboskop perfekt. Der Trick: Während beim AVB-Protokoll die besonders langen Video-Frames erst zu Ende übertragen werden, bis ein zeitkritischer Steuer-Frame folgen kann, wird bei der Frame Preemption der Video-Frame unterbrochen und der hoch priorisierte Steuer-Frame unmittelbar übertragen (Bild 2). Für die Effizienz der Netzwerk-Übertragung ist noch wichtig, dass der Video-Frame genau an der Stelle fortgesetzt wird, an der er unterbrochen wurde, d.h. er muss nicht komplett neu gesendet werden.

Natürlich hat auch die Frame-Unterbrechung Grenzen: Erstens ruckelt nun die Wiedergabe des Videos, aber das ist ja zugunsten der zeitkritischen Daten erwünscht und zweitens kann Frame-Unterbrechung nicht mit beliebig vielen Steuersignalen durchgeführt werden, sonst unterbrechen sich die Unterbrechungen. Aber dafür hält TSN dann andere Mechanismen der Frame-Steuerung bereit, etwa die Unterteilung in verschiedene Prioritätsklassen oder die Reservierung bestimmter Zeitschlitze für bestimmte Arten von Datenpaketen. Am Aufbau des Prototypen mit PCI-Express-Karte und Huckepack-Board sieht man, dass die Implementierung im Moment noch recht aufwändig ist. Arno Stock, Principal Engineer System Design, der die TSN-Demo bei Renesas vorführte, erklärt: »Momentan haben wir das auf einem FPGA implementiert. Da können wir noch Puffergrößen ändern und das System hinsichtlich Kosten und Performance optimieren.« An erste Kunden wird das System im Rahmen eines Evaluierungs-Kit bereits herausgegeben. Bis erstes Silizum produziert wird, werden noch ein bis zwei Jahre vergehen, denn dazu muss die TSN-Spezifikation abgeschlossen werden.