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des OSI-Referenzmodells angesiedelt Die Erweiterungen werden durch die IEEE-802 1-Ethernet-Substandards definiert und haben das Ziel Determinismus und Konvergenz verschiedenster Datenströme in einem Netzwerk zu erreichen Zwei besonders wichtige TSN-Substandards im Hinblick auf diese Funktionalitäten sind IEEE 802 1AS und IEEE 802 1Qbv Der Substandard IEEE 802 1AS basiert ursprünglich auf IEEE 1588 „Standard for a Precision Clock Synchronisation Protocol for Networked Measurement and Control Systems“ und sorgt dafür dass alle Komponenten im Netzwerk sich nach einem gemeinsamen Zeitsystem richten So wird die Grundvoraussetzung der Synchronisation aller Netzwerkkomponenten mit hoher Genauigkeit erreicht Der Netzwerk-Clock-Master übernimmt dabei die Zeitsynchronisation Er sendet Zeitinformationen im Format von Ethernet-Paketen sowohl an jeden Netzknoten als auch an das „Time-Aware System“ im Netzwerk Dadurch arbeiten alle Netzwerkkomponenten nach dem gleichen Takt und minimieren die Wahrscheinlichkeit von Zeitabweichungen Jitter die die Datenübertragung verzögern würden Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu Standard-Ethernet-Netzwerken in denen jedes Gerät seinem individuellen Takt folgt Hier summieren sich Zeitfehler auf und führen zu unerwünschtem Jittern Priorisierung mittels TAS IEEE 802 1Qbv nutzt die von IEEE 802 1AS geschaffene synchronisierte Umgebung für effektive Traffic-Scheduling-Systeme Dieser Substandard sieht Netzwerk-Switche mit sogenannten Time-Aware-Shapers TAS vor um zeitkritische Daten wie Bewegungsund Steuerungsdaten zu transportieren TAS ermöglichen die Priorisierung dringender und regelmäßiger Daten mithilfe periodischer Zeitfenster Slots die durch ein Zeitmultiplexverfahren Time Division Multiple Access TDMA geschaffen werden Innerhalb dieser Slots werden ausschließlich terminierte oder reservierte zeitoder missionskritische Daten übertragen und zwar kollisionsfrei Da alle TAS und Netzwerkkomponenten synchronisiert sind ist auch allen Teilnehmern bekannt wann priorisierte Daten gesendet und verarbeitet werden Die Sendeund Empfangszeiten sind auf diese Weise über die Traffic-Definitionen der Datenpakete festgelegt Die TSN-Standards verhindern durch die Traffic-Planung eine Überlastung des Netzwerks und ermöglichen eine deterministische Kommunikation bei der kein Datenpaket verloren geht Neue Möglichkeiten durch TSN Daraus ergibt sich dass neben den Daten zur Maschinensteuerung wie E A-Zustände auch Safetyund Motion-Control-Daten über das gleiche Netzwerk synchron in Echtzeit transportiert werden Des Weiteren lassen sich asynchrone nicht zeitkritische Daten basierend auf TCP IP oder UDP IP wie zum Beispiel Kameras oder Barcode-Lesegeräte jederzeit mit übertragen So lassen sich verschiedene Arten von Daten vorhersehbar durch das Netzwerk leiten und steuern Es werden somit einfachere schlankere kostengünstigere und leichter zu wartende Netzwerkarchitekturen realisiert was vor allem die Investitionsausgaben Capex reduziert Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit der Konvergenz die Bereiche OT und IT zusammenzuführen und somit ein neues Maß an Transparenz in den Fertigungsprozessen Ob die Implementierung von Konvergenz und Transparenz gelingt hängt maßgeblich von der Leistungsfähigkeit der unterstützenden industriellen Netzwerke ab Das Netzwerk muss große Datenmengen aus verschiedensten Quellen in unterschiedlichste Bereiche des Unternehmens übertragen Dieser Datenverkehr muss deterministisch also zuverlässig und vorausberechenbar erfolgen damit ein betrieblicher Performanceund Effizienzgewinn erreicht wird Durch Retrofit können Endanwender ihre Anlagen mit TSNbasierter Netzwerktechnologie aufrüsten und erweitern Bei der Einbindung von existierenden Anlagen und deren Ethernetbasierten Netzwerken werden auch die übergeordneten 29 Automatisierung und IT www industrialproduction de TSN-Netzwerk-Infrastruktur