Le réseau sensible au temps prend en charge les applications Ethernet

La digitalisation croissante des processus de production nécessite de plus en plus d'ouverture, de robustesse, de déterminisme et de flexibilité dans la communication industrielle. La mise en réseau sensible au temps (TSN) élimine le besoin de séparer les réseaux de technologie de l'information (IT) et de technologie opérationnelle (OT) dans les applications Ethernet, offrant une approche de synchronisation et de synchronisation de précision pour les systèmes d'automatisation industrielle d'aujourd'hui.

Pour répondre aux exigences du marché industriel, Microchip a annoncé le SparX-5i, une nouvelle famille de commutateurs Ethernet pour les réseaux d'automatisation industrielle. Dans une interview avec embarqué, Andy Ebert, responsable du marketing produit chez Microchip, a expliqué comment l'objectif de TSN est atteint avec une communication en temps réel fiable, basée sur des normes et comment ce serait l'avenir d'Ethernet.

“ Actuellement, il existe des réseaux IT et OT séparés dans l'usine. TSN permet de combiner ces réseaux. TSN avec Ethernet offre un moyen standard de gérer la communication en temps réel nécessaire dans les réseaux d'automatisation d'usine, contrairement aux méthodes actuelles qui posent des problèmes de compatibilité et ne s'adaptent pas aux bandes passantes plus élevées nécessaires à mesure que de plus en plus d'appareils sont interconnectés », a déclaré Ebert.

Réseau sensible au temps (TSN)

La vitesse à laquelle les usines et les usines adoptent le paradigme de la transformation numérique rend aujourd'hui nécessaire le développement de réseaux interopérables hautes performances capables de prendre en charge les données lors de leur passage de la source aux systèmes de gestion, du terrain au cloud.

Les protocoles industriels qui souhaitent utiliser Ethernet comme moyen de connexion doivent pouvoir gérer avec précision les différentes priorités du trafic industriel, ce qui ne peut être garanti par la norme Ethernet en l'état. "Le prochain défi est la capacité de gérer la quantité croissante d'appareils intelligents interconnectés dans les réseaux d'automatisation industrielle", a déclaré Ebert.

La mise en œuvre de systèmes dotés de capacités en temps réel permet aux entreprises d'affiner davantage leurs processus pour augmenter la qualité et la productivité tout en réduisant les coûts. La technologie qui offre ces avantages est le protocole de mise en réseau sensible au temps (TSN).

TSN est une extension d'Ethernet industriel qui prend en charge les communications déterministes grâce à une synchronisation précise de l'heure et à une planification du trafic. Ces mécanismes forment la base de la convergence nécessaire pour fournir les niveaux de transparence requis.

Commutateurs Ethernet

Avec la demande de cadencement et de synchronisation de précision dans les systèmes d'automatisation industrielle, l'utilisation de solutions propriétaires multi-puces a souvent été requise, augmentant à la fois la complexité et les coûts pour les développeurs.

Pour aider les développeurs, Microchip a annoncé le SparX-5i, une famille de commutateurs Ethernet à puce unique basée sur les normes IEEE qui offre l'ensemble de fonctionnalités TSN le plus complet du secteur. La famille SparX-5i prend en charge les principales normes TSN IEEE telles que les profils IEEE 1588v2 et IEEE 802.1AS-REV pour la synchronisation de l'heure, IEEE 802.1Qbv pour la mise en forme du trafic, IEEE 802.1Qbu/802.3br pour la réduction des délais, IEEE 802.1Qci pour la régulation des flux et IEEE 802.1CB pour une redondance transparente. De plus, la famille prend en charge l'Ethernet L2/L3 standard avec une bande passante jusqu'à 200G, intégrant des interfaces 100M, 1G, 2,5G, 5G, 10G et 25 GbE pour la solution de connectivité la plus flexible disponible sur le marché.

Que vous soyez dans l'industrie automobile et mécanique ou dans l'industrie agroalimentaire, TSN offre des avantages cruciaux pour la fabrication industrielle, notamment la réservation de bande passante, les mécanismes de qualité de service (QoS), la faible latence et la transmission parallèle de plusieurs protocoles, même dans temps réel et sans extensions propriétaires de la norme comme c'était le cas avec Ethernet. Le protocole TSN introduit différentes classes de trafic partageant la même connexion, réserve des ressources pour des flux aux caractéristiques déterministes dans le temps et permet un réseau commun prenant en charge plusieurs normes de communication telles que la prochaine communication mobile 5G.

TSN sur 5G

L'autre grande nouveauté dans le domaine industriel est l'avènement de la 5G. Pour la première fois, une solution de communication sans fil aura tout ce qu'il faut pour devenir une solution de référence, même pour le monde de la fabrication où les applications en temps réel exigent des performances réseau déterministes et fiables.

« Les dernières normes 5G prennent en charge les communications à faible latence, ce qui rend possible le TSN sur les réseaux mobiles. Faire fonctionner TSN sur la 5G est un défi car les appareils mobiles se déplacent d'un site cellulaire à un autre. Cela peut perturber la connectivité et affecter la latence et la fiabilité. Les réseaux 5G locaux et privés (par exemple dans une usine) pourraient bénéficier des protocoles TSN », a déclaré Ebert.

Il est donc possible que dans un avenir proche, la 5G et le TSN coexistent dans une implémentation en usine du futur où les principales exigences de connectivité sont satisfaites :5G pour la flexibilité et TSN pour une latence extrêmement faible.