Ableitung von zukünftigen Steuerungsarchitekturen aus der Kombination von Gigabit- und TSN-Ethernet

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Das Internet of Things (IoT) bedarf der Verschmelzung der Netzwerke Information Technology (IT) und Operational Technology (OT). Obwohl beide Ethernet als Übertragungstechnik verwenden, sind ihre Anforderungen und Funktionsweise ziemlich unterschiedlich. Während IT-Anwendungen mehr Wert auf optimale Nutzung der Netzwerkbandbreite und Datensicherheit legen, spielt die Latenzzeit für OT-Ingenieure eine viel größere Rolle. Eine Vermischung beider Welten führte meistens zu einer Netzwerküberlastung und somit das Verpassen von Deadlines. Standard-Ethernet bietet zwar eine hohe Bandbreite, wurde aber nicht für Echtzeit Anforderungen spezifiziert. Dies hat dazu geführt, dass Industrial Ethernet für Echtzeit angepasst wurde und somit nicht IEEE Standard-konform ist. Eine Weiterentwicklung vom Ethernet wird gerade von der IEEE 802.1 Arbeitsgruppe Time Sensitive Networking (TSN) standardisiert und wird Echtzeitfähigkeit der höchsten Stufe in den Ethernet Standard einbringen. TSN wird eine Konvergenz von zeitkritischen Datenströmen (meistens aus OT-Anwendungen) und Best-Effort Traffic (meistens aus IT-Anwendungen) in einem Netzwerk ermöglichen. Zusammen mit der Erhöhung der Datenrate durch Gigabit-Ethernet können IT- und OT-Geräte zukünftig besser gemeinsam kommunizieren und die zwei Netzwerke leichter und sicher verschmelzen. Eine Trennung der beiden ist daher nicht mehr nötig. Das ebnet den Weg zu den seit einiger Zeit postulierten Netzwerkarchitekturkonzepte mit flacheren Hierarchien öffnen. In diesem Paper werden aus der Kombination von TSN- und Gigabit-Ethernet zukünftige Steuerungsarchitekturen abgeleitet sowie die Einfluss Faktoren auf dem Laufzeitverhalten zeitkritischer Paketen/Anwendungen analysiert.