Time-Sensitive Networking

Time-Sensitive Networking (TSN) est un ensemble de normes pour la mise en réseau sensible au temps. Elles sont définies par le groupe de travail IEEE 802.1[1].

Pour les articles homonymes, voir TSN.

Ce groupe de travail TSN a été formé en en renommant le Groupe de travail existant sur les liaisons Audio/Vidéo (Audio Video Bridging)[2] et en poursuivant son travail. Le nom a changé en raison de l'extension de la zone de travail du groupe de normalisation. Ces normes définissent des mécanismes pour la transmission temporelle de données sur des réseaux Ethernet.

La majorité des projets définissent des extensions aux réseaux locaux virtuels IEEE 802.1Q[3]. Ces extensions traitent en particulier de la transmission d'une très faible latence de transmission et d'une grande disponibilité. Les applications possibles incluent des réseaux convergents avec du streaming audio / vidéo en temps réel et des flux de contrôle en temps réel utilisés dans les installations de contrôle automobile ou industriel.

Spécifications essentielles

Les différents documents de la norme TSN offrent une solution de communication en temps réel complète lorsqu'ils sont utilisés ensemble de manière concertée. Mais chaque spécification standard est autonome et elle peut être utilisée seule. On peut regrouper les spécifications en trois catégories :

  1. Synchronisation temporelle : tous les périphériques qui participent à la communication en temps réel doivent avoir une compréhension commune du temps (IEEE 802.1AS-Rev Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications, IEEE 1588 v2 Precision Time Protocol).
  2. Planification et mise en forme du trafic : tous les périphériques participant à la communication en temps réel respectent les mêmes règles dans le traitement et la transmission des paquets de communication.
  3. Sélection des chemins de communication, des réservations de chemins et de la tolérance de panne : tous les périphériques participant à la communication en temps réel respectent les mêmes règles dans la sélection des chemins de communication et dans la réservation de la bande passante et des horaires, en utilisant éventuellement plusieurs chemins simultanés pour obtenir une tolérance de panne.

Synchronisation temporelle

Contrairement à l'Ethernet standard de la norme IEEE 802.3, le temps joue un rôle important dans les réseaux TSN avec la norme IEEE 802.1Q. Pour une communication en temps réel avec des anomalies, des limites de temps non négociables pour les latences de transmission de bout en bout, tous les périphériques de ce réseau doivent avoir une référence de temps commune et doivent donc synchroniser leurs horloges entre eux. Ceci n'est pas seulement vrai pour les périphériques finaux d'un flux de communication, tels qu'un contrôleur industriel et un robot de fabrication, mais également pour les composants du réseau, tels que les commutateurs Ethernet. Ce n'est que par l'intermédiaire d'horloges synchronisées qu'il est possible de faire fonctionner à l'unisson tous les appareils du réseau et leur faire exécuter les opérations requises exactement au moment voulu.

La synchronisation temporelle dans les réseaux TSN peut être réalisée avec différentes technologies. En théorie, il est possible de mettre en place tous les périphériques et commutateurs réseau avec une horloge Radio ou GPS. Cela coûterait cher et il n'est pas garanti que le signal soit toujours accessible par tous. Pour ces raisons, le temps dans les réseaux TSN est généralement distribué à partir d'une source de temps central directement via le réseau lui-même.

Le groupe de travail TSN du comité IEEE 802.1 a sorti une révision appelée IEEE 802.1AS-Rev (Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications) utilisant le protocole IEEE 1588 v2 (Precision Time Protocol = PTP), qui utilise des trames Ethernet pour distribuer des informations de synchronisation temporelle. Mais elle restreint l'énorme liste des différentes options IEEE 1588 à quelques options critiques administrables qui s'appliquent aux réseaux TSN.

Notes et références
  1. Time - Sensitive networking task Group
  2. (en) « Audio Video Bridging Task Group »
  3. Virtual LANs

Liens externes
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