ЖУРНАЛ СТА №1/2020

СТА 1/2020 ОБЗОР /ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ В ВЕДЕНИЕ Промышленная сеть Ethernet всё чаще и чаще находит применение в самых сложных и разносторонних задачах, при- мером могут служить как проекты, свя- занные с многоуровневым подходом IIoT, так и, например, концепция циф- ровой подстанции. Задачи разные, но в обоих случаях используется Ethernet как единая среда для передачи данных, при этом задачи описывают условия, в кото- рых различные виды оборудования по- стоянно взаимодействуют друг с другом для того, чтобыподдерживать эффектив- ность и безопасность процесса. Нередки случаи, когда накладываются достаточно жёсткие требования по времени переда- чи критически важных данных. При этом уже сейчас во многих промышленных за- дачах требуемый временной интервал, отводимый на цикл передачи чувстви- тельных ко времени данных от отправи- теля к адресату, должен быть менее 1 мс. В связи с этим сейчас можно встретить подход, при котором для данных, кото- рые чувствительны ко времени, строит- ся отдельная сеть или канал передачи. Это связано с тем, что на данном этапе развития Ethernet-технологии у неё есть один существенный недостаток, кото- рый не позволяет перейти на качествен- но новый уровень. Этот недостаток свя- зан с отсутствием стандартизованного механизма установки минимальных уровней задержки при передаче данных, а также их прогнозирования. Сейчас на рынке представлены такие технологии передачи данных, как EtherCAT, PROFI- NET IRT, SERCOS III, которые обеспе- чивают низкое время цикла гарантиро- ванной передачи данных, их ещё назы- вают Ethernet реального времени (Real- Time Ethernet). Они основаны на обыч- ной технологии Ethernet, но включают дополнительные механизмы и надстрой- ки для обеспечения низкого уровня за- держек. Механизмы при этом несовме- стимы друг с другом. Используя стан- дартное оборудование, не получится сов- местно применять EtherCAT и PROFI- NET IRT, поэтому подобные протоколы используются для решения различных локальных задач. Но если оценивать пер- спективу, то можно сказать, что локаль- ные задачи будут перерастать в более объёмные и даже глобальные, при этом поток данных будет постоянно увеличи- ваться. В связи с этим специалистами института инженеров электротехники и электроники (IEEE) совместно с веду- щими производителями промышленно- го коммуникационного оборудования начата работа по созданию новой техно- логии TSN (Time-Sensitive Networking – синхронизируемые по времени сети), ко- торая позволит обеспечить уже суще- ствующимEthernet-сетям, базирующим- ся на стандартах IEEE 802.1 и IEEE 802.3, минимальный и прогнозируемый уро- вень задержки пакета данных. Фактически это означает, что в бли- жайшем будущем Ethernet-сеть сможет обеспечить прогнозируемый уровень задержки фрейма и отклонения от рас- чётных величин, низкий уровень поте- ри пакетов, а также возможность уста- новки гарантированной полосы про- пускания. Сейчас сложно себе представить, что при помощи технологий TSN в долго- срочной перспективе классическая пи- рамида АСУ ТП перестанет существо- вать и преобразуется в дерево (рис. 1), где между магистральным и полевым уровнями будет организован единый вы- сокоскоростной канал передачи данных. Интеллектуальными датчиками на полевом уровне будет управлять группа виртуальных ПЛК, а по общему каналу данных будет передаваться самая разная информация, начиная от команд управ- ления и заканчивая потоком видеодан- ных. При этом требования по времени к циклу передачи критически важных данных будут выполняться. Даже сегодня можно предвидеть, что сети TSN достигнут очень широкой аудитории, а целевые рынки, скорее всего, будут самыми различными. TSN- сети позволят объединять многочис- ленные небольшие сети в единую сете- вую структуру, которая сможет глобаль- но работать в режиме реального време- ни, обеспечивая при этом большую по- лосу пропускания для данных. Можно обозначить следующие пре- имущества сетей TSN с учётом специ- фики сфер применения. TSN – синхронизируемые по времени сети Часть 1 Сергей Воробьёв В статье приведён обзор новой технологии TSN, которая позволит обеспечить прогнозируемый уровень задержки передачи информации для Ethernet-сетей. 18 www.cta.ru