Wat is tijdgevoelig netwerk (TSN)?
TSN (Time Sensitive Network) is een groep IEEE 802.1-standaarden. Ze helpen om reguliere Ethernet-netwerken betrouwbaarder te laten werken. TSN is een manier om ervoor te zorgen dat netwerken snel zijn en berichten op tijd aankomen. Het garandeert een lage latentie en jitter en stelt grenzen aan de reisduur van berichten. Deze kenmerken zijn van belang voor verschillende toepassingen, waaronder industriële automatisering, auto's en luchtvaartsystemen die onmiddellijke controle over fysieke apparaten nodig hebben.
TSN gebruikt een tijdsynchronisatiemechanisme zoals het Precision Time Protocol (PTP) om ervoor te zorgen dat alle knooppunten in het netwerk een gemeenschappelijk tijdsbeeld hebben. Met TSN kunnen we pakketten van tevoren plannen, zodat ze op tijd aankomen. Het regelt ook de verkeersstroom en congestie, en geeft voorrang aan real-time verkeer boven standaardverkeer. TSN kan ook verloren of beschadigde pakketten aan.
Hoe verhoudt Precision Time Protocol (IEEE 1588) zich tot TSN?
Precision Time Protocol (PTP) is een protocol dat wordt gebruikt om klokken in een netwerk te synchroniseren. In een netwerk wordt Precision Time Protocol (PTP) gebruikt om klokken te synchroniseren. Bij gebruik met gespecialiseerde hardware kan PTP een nauwkeurigheid van minder dan een microseconde bereiken door timinginformatie te verstrekken aan slaafklokken. PTP heeft een master-slave-relatie waarin de master-klok timinginformatie levert aan de slave-klokken.
TSN is een set richtlijnen die betrouwbare en snelle communicatie via Ethernet mogelijk maken. Een van de belangrijkste kenmerken zijn tijdsynchronisatie, servicekwaliteit en traffic shaping. TSN vindt praktische toepassing op diverse gebieden, zoals industriële besturing, de auto-industrie en luchtvaartelektronica.IEEE 1588 is een standaard die definieert hoe PTP moet worden geïmplementeerd. TSN is een opkomende standaard die voortbouwt op IEEE 1588 om extra functionaliteit te bieden voor tijdgevoelige netwerken.
| TSN-normen | ||
|---|---|---|
| Standaard | Definitie | Titel van standaard |
| IEEE 802.1ASrev, IEEE 1588 | Timing en synchronisatie | Verbeteringen en prestatieverbeteringen |
| IEEE 802.1Qbu en IEEE 802.3br | Doorsturen en wachtrijen | Voorrang op frame |
| IEEE 802.1Qbv | Doorsturen en wachtrijen | Verbeteringen voor gepland verkeer |
| IEEE 802.1Qca | Padcontrole en reservering | Padcontrole en reservering |
| IEEE 802.1Qcc | Centrale configuratiemethode | Verbeteringen en prestatieverbeteringen |
| IEEE 802.1Qci | Op tijd gebaseerde politiecontrole | Per-stream filtering en politie |
| IEEE 802.1CB | Naadloze redundantie | Framereplicatie en -eliminatie voor betrouwbaarheid |
Tabel 1: TSN-standaard
NOTITIE: Niet alle standaarden in de bovenstaande tabel zijn vereist om TSN te ondersteunen. De producten uit de TSN-serie van Fiberroad ondersteunen IEEE 1588(PTPv2), IEEE 802.1AS, IEEE 802.Qbv, IEEE 802.1Qcc, IEEE 802.1Qav.
Wat TSN kan doen voor het internet der dingen (IoT)
De internet van dingen (IoT) is een groeiend netwerk van apparaten die verbonden zijn met internet. Deze apparaten kunnen alles omvatten, van thermostaten en auto's tot productieapparatuur en ziekenhuismachines. Naarmate het IoT groeit, groeit ook de behoefte aan een betrouwbare en efficiënte manier om gegevens tussen apparaten te verzenden. Dit is waar Time Sensitive Networking (TSN) om de hoek komt kijken.
TSN verwijst naar een verzameling standaarden die de richtlijnen bepalen voor het verzenden van tijdgevoelige gegevens via een netwerk. Het primaire doel is ervoor te zorgen dat gegevens worden verzonden met zo min mogelijk vertraging, jitter en latentie. Deze functie is essentieel in toepassingen waar zelfs een enkele milliseconde een groot verschil kan maken, zoals in medische apparatuur of industriële automatisering. Bovendien helpt TSN de totale kosten van een IoT-systeem te verlagen door de behoefte aan gespecialiseerde hardware- en softwareoplossingen weg te nemen.
Bij het selecteren van een netwerkprotocol voor een IoT-toepassing moet men rekening houden met verschillende factoren. Als onmiddellijke gegevensoverdracht echter cruciaal is, zou TSN de eerste keuze moeten zijn.
Figuur 1: TSN in het OSI Layer Model
Fiberroad's geavanceerde TSN Ethernet-switch voor naadloze IIoT-connectiviteit
Fiberroad FR-TSN4412 Deze krachtpatser maakt gebruik van Time-sensitive Networking (TSN)-technologie en IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTPv2) voor onberispelijke tijdsynchronisatie op alle poorten, zodat elke bewerking naadloos en in harmonie verloopt. De FR-TSN4412 ondersteunt moeiteloos de TSN IEEE-standaarden die essentieel zijn voor een complete real-time communicatieoplossing die de verwachtingen op elk moment overtreft. Van het gebruik van het ongelooflijke IEEE 802.1AS-REV-profiel voor ongeëvenaarde tijdsynchronisatie tot het benutten van de kracht van IEEE 802.1Qbv-verbeteringen voor gepland verkeer en IEEE 802.1Qbu Frame Preemption om de efficiëntie van de gegevensoverdracht te optimaliseren; deze schakelaar heeft het allemaal!
Voordelen van het gebruik van TSN
• Met de synchronisatie van gegevens over meerdere apparaten, minimaliseert TSN de latentie effectief, waardoor vitale informatie tijdig en zonder vertragingen wordt geleverd.
• Verbeterde betrouwbaarheid: TSN-protocollen zijn ontworpen om betrouwbare, deterministische communicatie te bieden. Dit is essentieel voor toepassingen waarbij downtime geen optie is, zoals fabrieksautomatisering of videostreaming.
• Verbeterde beveiliging: TSN gebruikt een aantal technieken om de beveiliging te verbeteren, waaronder codering, authenticatie en autorisatie. TSN gebruikt ook een uniek timingmechanisme om ervoor te zorgen dat pakketten tijdig worden afgeleverd.
• Door apparaten in staat te stellen bronnen effectief te delen, bevordert TSN verhoogde efficiëntie, wat leidt tot lagere kosten en optimaal gebruik van bronnen.