Die Zukunft von OPC UA, TSN und IE OPC UA plus TSN: Zu zweit noch universeller

Übertragungsraten von 1 GBit/s und mehr

Wie reagieren die Nutzerorganisationen der klassischen Industrial-Ethernet-Systeme auf die „Herausforderung“ TSN?

Ich möchte sagen: Auf die „Chance“ TSN reagieren alle Nutzerorganisationen. TSN verspricht mehr Hardware-Auswahl, besonders bei Infrastrukturkomponenten, sowie einen Pfad zu höheren Geschwindigkeiten, also 1 GBit/s und darüber. Letztlich werden wir Profinet@TSN ebenso sehen wie EtherNet/IP über TSN und OPC UA Pub/Sub.

Wird TSN zu Echtzeit mit Zykluszeiten bis hinunter zu 31,25 µs – und in Zukunft eventuell noch kürzer – fähig sein?

Um unterhalb von 250 µs Zykluszeit bei 100 MBit/s zu gelangen, haben die etablierten Industrial-Ethernet-Protokolle erhebliche Modifikationen an Standard-Ethernet durchführen müssen. Die IEEE sieht Sonderwege wie die Summenrahmenprotokolle, auf denen beispielsweise EtherCAT oder auch Sercos beruhen, nur ungern. Es ist nicht wahrscheinlich, dass solche Erweiterungen in die TSN-Norm einfließen.

Zur Frage: TSN wird auf 100 MBit/s bei 250 µs die von der IEEE definierte Grenze erreichen – jedenfalls solange echter paralleler Betrieb mit Standard-TCP/IP-Anwendungen funktionieren soll. Für kürzere Zykluszeiten steht dann aber der Weg zu 1 GBit/s offen.

Wie ist das Thema Safety bei TSN gelöst bzw. wie wird es voraussichtlich gelöst sein?

Safety nutzt normalerweise das Black-Channel-Konzept. Dabei wird Safety oberhalb der eigentlichen Kommunikationsprotokolle definiert. Allerdings ist bei Berechnungen zur Safety die Zuverlässigkeit des Übertragungskanals eine Größe. TSN wird nicht weniger zuverlässig als heutige Systeme sein.

Das OPC-UA-Protokoll lässt sich auch über die klassischen Industrial-Ethernet-Systeme übertragen, etwa durch Timeslots oder per Tunneling. Wozu braucht es dann überhaupt TSN?

TSN ergänzt Standard-Ethernet um deterministische Echtzeit. In vielen Fällen werden unterschiedliche Protokolle auf ein und demselben Kabel koexistieren. TSN ermöglicht das robuste Nebeneinander von Echtzeit und Best-Effort-TCP/IP auf einem Kabel.

Welche Vorteile hat TSN dann überhaupt gegenüber den klassischen Industrial-Ethernet-Systemen?

TSN ist kein neues Industrial-Ethernet-Protokoll. Es ist eine vereinheitlichte Ergänzung von Standard-Ethernet um Echtzeiteigenschaften. Die Vorteile wurden bereits dargelegt – Hardware-Verfügbarkeit, vereinheitlichte Infrastruktur und geschwindigkeitsunabhängige Definition.

Inwieweit spielen hier Kosten eine Rolle?

Skalierbare, standardisierte Hardware und Infrastruktur versprechen Kostensenkungen ebenso wie vereinheitlichtes Know-how.

Inwieweit spielt hier der Wunsch, Übertragungsraten von 1 GBit/s und höher umzusetzen, eine Rolle?

1 GBit/s (und darüber hinaus) ist eine logische Weiterentwicklung der heutigen Vernetzung. Wird es 100 MBit/s verdrängen? Nicht überall, aber 1 GBit/s ermöglicht neue Applikationen und die Überwindung heutiger Performance-Engpässe bei datenintensiven Applikationen.