Call for Papers

Time-Sensitive Network (TSN) - Was ist das und wie geht das? ( Vortrag )

Echtzeit-Ethernet für jedermann: Wird ein alter Traum wahr?

Referent: Dr. Carsten Emde, Open Source Automation Development Lab (OSADL) eG
Vortragsreihe: RT I
Zeit: 05.12.18 09:45-10:25

Zielgruppe

keine spezielle Zielgruppe

Themenbereiche

Test & Qualitätssicherung, Echtzeit/RTOS

Schwerpunkt

Technologie

Voraussetzungen

Keine

Kurzfassung

Im Vergleich zum weltweit enormen Erfolg von Standard-Ethernet und dessen ubiquitärer Verbreitung und Verfügbarkeit sieht es bei Echtzeit-Ethernet völlig anders aus: Hier haben sich in erster Linie proprietäre und untereinander nicht kompatible Verfahren durchgesetzt. Mit der Standardisierung von TSN, der benötigten ebenfalls standardisierten Erweiterung des schon lange vorhandenen Protokolls OPC UA und dessen Verfügbarkeit unter einer Open Source-Lizenz könnte sich dies nun ändern. Allerdings sind dafür noch erhebliche Entwicklungsarbeiten erforderlich. Dieser Vortrag erläutert die technische Basis von TSN und OPC UA mit Publish- und Subscribe-Erweiterungen und zeigt einen Weg auf, wie ein alter Traum Wahrheit werden könnte: Uneingeschränktes Echtzeit-Ethernet für jedermann.

Gliederung

Protokoll Komponenten von TSN
- Zeit-Synchronisation
- Prioritätsbasierter Scheduler
- Netzwerk-Bandbreitenreservierung
- Konfigurationstools

Betriebssystem-Komponenten von TSN
- Treiber für Netzwerk-Kontroller
- Subsystem für PTP bzw. IEEE P802.1AS-Rev
- Synchronisation des Systems mit der Netzwerk-Uhrzeit
- Neue Socket-Option zum deterministischen Senden von Netzwerkpaketen
- Neues Verfahren zum deterministischen Empfang von entsprechend gekennzeichneten echtzeitpflichtigen Netzwerkpaketen
- Diagnostische Methoden

Entwicklungsschritte von OPC UA
- Unified Architecture
- Pub/Sub (Publish und Subscribe)
- Verbindung mit TSN

Praktisches Beispiel von OPC UA über TSN mit zwei über Netzwerk verbundenen Embedded-Systemen mit Prozessoren und TSN-fähigen Netzwerk-Kontrollern von Intel

Nutzen und Besonderheiten

Der Teilnehmer lernt die wesentlichen Komponenten des Time-Sensitive Network (TSN) kennen und versteht, warum nicht mit einem einzigen Schalter an einer einzigen Stelle von normalem Ethernet auf TSN-basiertes Echtzeit-Ethernet umgeschaltet werden kann. Ferner erfährt der Teilnehmer, dass TSN im wesentlichen auf der Hardware des Netzwerk-Kontrollers beruht, warum aber trotzdem die Software-Implementierungen von Treiber und User-Space-Programmen so kritisch sind. Am Beispiel des Linuxkernels erhält der Teilnehmer Einblick in die Art und Weise, wie TSN in ein Betriebssystem integriert werden kann. Nicht zuletzt am Beispiel von OPC UA mit Publish- und Subscribe-Funktionalität erhält der Teilnehmer schließlich eine Vorstellung davon, wie in Zukunft ein durchgängiges, universelles und echtzeitfähiges Netzwerkprotokoll aussehen könnte.

Über den Referenten

Carsten Emde blickt auf eine langjährige Tätigkeit als Software-Entwickler und System-Integrator für Embedded-Systeme zurück. Darüber hinaus verfügt er über eine vielfältige Praxis als Dozent und Trainer. Seine Spezialgebiete sind Bildverarbeitung, graphische Bedienoberflächen, Echtzeit-Betriebssysteme und Open Source-Lizenzen. In der Zeit von 2013 bis 2017 ist er vom ESE-Kongress insgesamt dreimal mit einem Speaker Award ausgezeichnet worden.