Ethernetistä yritetään kovaa vauhtia tehdä teollisuuden universaalia protokollaa. tämän takia tekniikkaan on tehty laajennuksia, joiden avulla se sopii esimerkiksi reaaliaikasovellusten ohjaamiseen, esitti Analog Devicesin sovellusinsinööri Joachim Pressner ECF23-tapahtuman esityksessään.
Jos ajatellaan perus-Ethernetiä, aikakriittisiä ominaisuuksia kutsutaan TSN-laajennuksiksi Time Sensitive Networksing). TSN-standardissa on protokollia, joiden avulla verkon laitteet on mahdollista synkronoida muutaman mikrosekunnin ikkunassa. - Tällöin kaikilla laitteilla on sama aikaperusta.
TSN:ssä on tietoisuus ajasta, mutta Pressnerin mukaan vielä tärkeämpää on liikenteen muokkaus (traffic shaping), jossa datapaketit syötetään ensin puskuriin ja sitten verkkoon sarjassa.
- TSN-verkossa on kahdeksan erillistä puskuria ja kahdeksan kytkintä lähtöporttiin. Edistyneillä algoritmeilla voidaan priorisoida paketteja eri jonoissa. Tämä mahdollistaa deterministisen latenssin, jossa jokaiselle jonolle voidaan asettaa tiettyjä kaistanleveyksiä eli käytännössä näin toteutetaan reaaliaikaisuus, Pressner selvensi.
Ethernetin TSN-määritykset on standardoitu IEEE:ssä eri alastandardeilla. Aikasynkronointi on määritelty standardissa IEEE802.1AS-2020, dataliikenteen hallinta (ajastus, liikenteen muokkaus, jonostaminen, jne.) ns. QoS-standardissa 802.1Q. Teollisuudessa tärkeä redundanssi on määritelty standardissa 802.1CB. Se määrittelee esimerkiksi, miten kehyksiä lähetetään uudestaan.
Tärkeä standardi on 10BASE-T1L, joka määrittelee yhden parikaapelin ominaisuudet Ethernet-siirtotienä. Kaista on 10 megabittiä sekunnissa, linkki yltää jopa kilometrin päähän ja liitin on RJ45-liitintä yksinkertaisempi 2- tai 3-nastainen liitin.
- T1L-standardin ideana on, että parikaapelissa korvataan kaikki nykyiset kenttäväylät niin, että Ethernet-kommunikaatio onnistuu verkon viimeiseen solmuun asti. Standardi sallii myös sen, että parikaapelia pitkin siirretään laitteen vaatima käyttövirta.
Standardi sallii itse asiassa 50 watin tehon lähettämisen samaa kupariparikaapelia pitkin. Joidenkin yritysten toiveesta standardia on lisäksi laajennettu APL-määrityksillä (Advanced Physical Layer), jossa esimerkiksi rajoitetaan syötettävän sähkötehon määrää räjähdysherkissä kohteissa. APL asettaa myös lisärajoituksia käytettävään verkkotopologiaan.
Joachim Pressner käy seikkaperäisesti läpi nämä eri TSN-standardit sekä niiden ominaisuudet. Esitys löytyy ECF-tapahtuman Youtube-kanavalta ja esityskalvot täältä.
