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Was ist TSN (Time-Sensitive Networking)? Die Zukunft des industriellen Ethernets

TSL Automation Solutions 25. Juni 2024 Aktualisiert am 18.05.2026

TSN Time-Sensitive Networking industrielles Ethernet, TSL Automation Solutions

Inhaltsverzeichnis

Das Problem, das TSN löst

Klassische Industrial-Ethernet-Protokolle (PROFINET, EtherCAT) erreichen Echtzeit-Determinismus, indem sie auf dedizierten, isolierten Netzwerken laufen, getrennt vom IT-Ethernet-Netzwerk. Das bedeutet, dass Fabriken zwei parallele Netzwerke betreiben: eines für den OT-Steuerungsverkehr, eines für den IT-Datenverkehr. Diese Doppelung ist teuer, komplex und ein Hindernis für die IT/OT-Konvergenz bei IIoT- und Industrie-4.0-Initiativen.

Was TSN dem Standard-Ethernet hinzufügt

IEEE 802.1AS (gPTP): Uhrensynchronisation im Sub-Mikrosekundenbereich über alle Netzwerkknoten
IEEE 802.1Qbv (TAS): der Time-Aware Shaper plant Übertragungsfenster für Echtzeitverkehr und verhindert, dass IT-Verkehr Steuerungstelegramme verzögert
IEEE 802.1Qbu (Frame Preemption): erlaubt einem hochprioren Steuerungstelegramm, ein niederpriores IT-Datentelegramm mitten in der Übertragung zu unterbrechen
IEEE 802.1CB (FRER): Telegrammreplikation und -eliminierung für Redundanz

Vorteile von TSN für die industrielle Automatisierung

Ein einziges konvergentes Netzwerk für OT- und IT-Verkehr: geringere Infrastrukturkosten
Deterministische Steuerungsleistung (Zykluszeiten unter einer Millisekunde) über Standard-Ethernet
Einfachere Integration der IIoT-Datenerfassung mit der Echtzeitsteuerung
Unterstützt OPC UA over TSN, die aufkommende einheitliche Architektur für IIoT

Zeitplan der TSN-Einführung

TSN wird von allen großen Automatisierungsanbietern eingeführt: Siemens, Rockwell, Beckhoff und Bosch Rexroth haben alle TSN-Roadmaps. Industrielle Switching- und Embedded-Computing-Hardware mit TSN-fähigen Intel i210/i225-Ethernet-Controllern (auf Avalue Plattformen verfügbar) wird das Fundament der nächsten Generation von Smart-Factory-Netzwerken bilden.

Häufig gestellte Fragen

TSN (Time-Sensitive Networking) ist ein Satz von IEEE 802.1-Ethernet-Standards, die Standard-Ethernet um deterministische, zeitsynchronisierte Datenübertragung erweitern und damit harte Echtzeitleistung (Synchronisation im Submikrosekundenbereich, garantierte Latenz) über dieselbe Ethernet-Infrastruktur wie regulärer IT-Verkehr ermöglichen. TSN erlaubt die Konvergenz von OT- (Operational Technology) und IT-Netzwerken auf einer einzigen Ethernet-Struktur, ohne die Echtzeit-Maschinensteuerung zu beeinträchtigen.

Traditionelle industrielle Automatisierung erfordert getrennte Netzwerke für die Echtzeit-Maschinensteuerung (PROFINET, EtherCAT) und IT-Daten (Standard-Ethernet), da Standard-Ethernet nicht deterministisch ist. TSN hebt diese Trennung auf, indem es Standard-Ethernet deterministisch macht: Motion-Control-Verkehr und SCADA/IT-Verkehr können im selben Netzwerk koexistieren. Das senkt die Infrastrukturkosten, vereinfacht das Netzwerkmanagement und ermöglicht die IT/OT-Konvergenz für Industrie 4.0.

Bestehende Industrial-Ethernet-Protokolle (PROFINET IRT, EtherCAT) erreichen Echtzeitleistung über proprietäre Mechanismen, die dedizierte Switches erfordern und isolierte OT-Netzwerke schaffen. TSN ist ein IEEE-Standard, der in Standard-Ethernet-Hardware integriert ist: Künftige TSN-fähige Switches verarbeiten sowohl Standard- als auch zeitkritischen Datenverkehr. PROFINET und EtherNet/IP werden erweitert, um TSN als Echtzeit-Transport zu nutzen, wodurch die Anwendungskompatibilität erhalten bleibt und gleichzeitig Standard-Hardware verwendet wird.

TSN befindet sich in der frühen kommerziellen Einführung (2024 bis 2026). Siemens hat TSN-fähige PROFINET-Controller und -Switches auf den Markt gebracht. Rockwell implementiert TSN in EtherNet/IP. TSN-fähige Managed Switches sind von Cisco, Phoenix Contact und Hirschmann erhältlich. Eine vollständige TSN-Einführung erfordert TSN-fähige Endgeräte (SPSen, Antriebe, Sensoren) und durchgängig TSN-Switches: ein Übergang, der mehrere Jahre dauern wird, während Bestandsanlagen ersetzt werden.

Die TSN-Fähigkeit wird durch die Netzwerk-Switches und die SPS-Infrastruktur bestimmt, die TSL Automation Solutions nicht direkt liefert. Die von uns gelieferten Avalue Industrie-PCs können über Standard-Ethernet-NICs an TSN-fähigen Switches mit TSN-Netzwerken verbunden werden. Kontaktieren Sie unser Team in Mumbai für Industrie-PC-Hardware, die sich in Ihre TSN-Netzwerkplanung integrieren lässt.

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TSL Automation Solutions

Marketingleiterin, TSL Automation Solutions

Sanjana berichtet über Trends in der Industrieautomation, Produkteinführungen und Technologiethemen für TSL Automation Solutions, einen Distributor für HMI, Panel-PCs und Embedded-Computing-Systeme mit Sitz in Mumbai, der Hersteller in ganz Indien und weltweit beliefert.