Time Sensitive Networking komt naar veldniveau

Belden is al enige jaren een groot voorvechter van TSN – ofwel Time Sensitive Networking. Met de TSN-standaard kan namelijk determinisme over ethernet worden gerealiseerd. Belden lijkt nu gelijk te gaan krijgen. Want tijdens een persconferentie op de SPS IPC Drives in Neurenberg, schaarde de industrie zich massaal achter TSN. Onze gesprekspartner is Oliver Kleineberg, Global CTO Core Networking bij Hirschmann (Belden). Thema: TSN-ontwikkelingen en bijbehorende producten.

 

// Factory Facts //

• Update TSN Ready Switches: begin 2018
  
• Bobcat TSN-switch voor veldniveau: verkrijgbaar kwartaal 3
  
• TSN nog lang niet Plug & Play; automatisch configureren met HiVision wel
  

 

“TSN op veldniveau is veel dichterbij dan je denkt”, stelt Kleineberg gerust. In de persconferentie de dag er voor werd door enkelen nog gesuggereerd dat TSN voorlopig vooral een machine-to-machine communiatiedingetje was. Maar als we hem hier aan herinneren, neemt hij ons mee naar een paneel met een blauw Belden-kastje. “Ik heb hier het levende bewijs dat het niet zo is. Maak kennis met onze Bobcat! Deze switch heeft een chip die TSN volledig ondersteunt en telt twaalf poorten.”

TSN ready met een FPGA

Hoe zat het ook al weer met TSN? Met de standaard kan door het inplannen van timeslices en het aangeven van prioriteiten determinisme over ethernet worden gerealiseerd. Ofwel: de pakketjes waarvoor dit van belang is komen gegarandeerd op tijd op de juiste plek. Om te zorgen dat een ethernetnetwerk met dergelijke tijdplakjes om kan gaan, zijn wel speciale switches nodig. Een van die switches, of eigenlijk een serie, zijn RSP E37 en 35 switches. Deze hebben een FPGA (Field Programmable Gate Array) aan boord die na een software-update TSN snapt. Kleineberg: “Eigenlijk geldt voor alle switches met een TSN Ready logo dat ze na de softwareupdate met TSN kunnen omgaan. Dus ook deze managed Octopus, een IP67 switch voor zwaardere omgevingen. Begin 2018 zal de software-upgrade te downloaden zijn.”

 

TSN naar het veldniveau

De switches met een FPGA zijn ideaal voor machine-to-machine communicatie. Maar wil je tot de lagere lagen doordringen, dan gelden andere eisen. De switches moeten dan compacter en goedkoper. Bovendien zal het aantal beschikbare TSN-poorten omhoog moeten. “TSN wordt alleen een succes als de infrastructuur op orde is. Daarom hebben we ook hard gewerkt aan de volgende netwerklaag: het veldniveau. Hiervoor hebben we de Bobcat. Deze nieuwe switch gebruikt geen FPGA, maar een volledig nieuwe chip met TSN-ondersteuning. Hierdoor heeft de Bobcat geen 3 poorten – zoals het geval is met de TSN Ready RSP-switches, maar 12 poorten met TSN. Om precies te zijn, zijn dat er 8 voor koper en 4 voor fiber. In de toekomst gaan we dit zelfs uitbreiden naar 24 poorten inclusief een USB C-aansluiting. Dit zijn wel de getallen die je nodig hebt voor een goede infrastructuur op veldniveau.”

Toekomst met complexere netwerken

Wanneer de veldswitches op de markt komen? Kwartaal 3 van 2018. Best snel dus. Dat betekent ook dat de complexiteit van TSN vanaf dan aardig kan gaan groeien. Hoe ga je dat inrichten? TSN is dan wel een standaard, maar nog zeker niet plug & play. Kleineberg: “Op de eerste plaats is TSN bandbreedte-onafhankelijk. Je bent op een langzamere verbinding, laten we zeggen 1 Gbit, alleen wat minder flexibel in de grootte en het aantal time-slices dat je kunt maken. Daar moet je op een hoger niveau met 10 Gbit bandbreedte met je scheduling dus wel even rekening mee houden. Een 10ms time-slice voor een Gbit verbinding doet er bij een 10 Gbit verbinding 1ms over. En ja, dit soort dingen is voor een aantal devices nog wel handmatig te behappen. Maar voor grotere aantallen TSN-deelnemers en meerdere netwerklagen, is extra softwareondersteuning toch wel handig. Hiervoor hebben wij Industrial HiVision bedacht, waarmee je snel meerdere deelnemers kunt configureren en ook het TSN-netwerk kunt monitoren.” Echt plug & play TSN zal volgens Kleineberg echter nog wel even duren. Hiervoor is meer nodig: een centrale autoriteit waar TSN-deelnemers zich registreren door te melden wat ze zijn en welke latency ze nodig hebben. Vervolgens moet die centrale autoriteit de bijbehorende configuratie naar de verschillende switches pushen. Ook hier wordt door Belden en enkele andere onderzoekspartijen aan gewerkt. Maar voordat dit er is, zijn we een paar jaar verder. Kleineberg: “Onze klanten hebben voorlopig meer dan genoeg aan onze huidige HiVision software. Maar als de TSN-netwerken groeien en de vraag naar plug & play dient zich aan, dan zijn wij er klaar voor. “