Echtzeit-Ethernet

Ethernet arbeitet mit einem stochastischen Zugangsverfahren, das keine Echtzeitfähigkeit zulässt. Außerdem behindert die Framelänge mit bis zu 1.518 Bytes ein verzögerungsarmes Echtzeitverhalten. Da aber in der Industrie und in der Automotive-Technik Echtzeitanwendungen eine entscheidende Rolle spielen, gibt es diverse Lösungsansätze, die auf Ethernet basieren und mit deterministischem Zugangsverfahren arbeiten.


Zu diesen vorwiegend für industrielle und automotive Anwendungen entwickelten Lösungen gehören Ethernet-Powerlink, EtherCAT, EtherNet/IP, Profinet, Sercos, VARAN, TTEthernet, BroadR-Reach, Time-Sensitive Networking (TSN) und einige andere Konzepte.

Ein Ansatz für das Echtzeitverhalten ist die Mikrosegmentierung, bei der das Ethernet-Netz mittels Ethernet-Switching in kleinste LAN-Segmente geteilt und jedem Mikrosegment nur eine Station zugeordnet wird. Bei gleichzeitiger Reduzierung der Nutzdaten des Ethernet-Frames wird in dieser Konstellation ein vorhersagbares Zeitverhalten erzielt.

Andere Verfahren setzen das Zugriffsverfahren CSMA/CD durch überlagerte Protokollschichten außer Kraft und ersetzen es durch ein Zeitschlitzverfahren oder durch Polling. Bei dem isochronen Zeitschlitzverfahren Slot Communication Network Management (SCNM), weist ein zentraler Controller den an das Netz angeschlossenen Stationen die Zugangsberechtigung zu. Eine Station kann nur dann auf das Netz zugreifen, wenn sie den entsprechenden Zeitschlitz von der Zentraleinheit erhält. Mit diesem Verfahren werden garantierte Zykluszeiten erzielt, die von der Anzahl der angeschlossenen Stationen abhängen. So nennen die Spezifikationen von Ethernet-Powerlink, das als Grundlage IEEE 802.3u benutzt, bei 100 angeschlossenen Stationen eine Zykluszeit von etwa 2 ms, bei einer Nutzdatenrate von 46 Byte.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Echtzeit-Ethernet
Englisch: realtime Ethernet
Veröffentlicht: 20.04.2015
Wörter: 229
Tags: #Industrial Ethernet
Links: Automotive-Technik, BroadR-Reach, Byte, Controller, CPU (central processing unit)