TSN이란?
TSN(Time-Sensitive Networking)은 고급 동기화, 가용성, 리소스의 보증 및 고속 응답을 통해, 상용 IEEE 802.1 네트워크에서 실시간 기능을 제공하는 표준 세트이다. 이러한 표준은 스위치와 종단 스테이션에 의해 지원될 수 있다. TSN 작업 그룹은 IEEE 802.1 작업 그룹의 일부이며, 브리지(스위치)된 네트워크를 담당한다.

사진. 트라이텍

실시간 기능이 개선된 통신과 함께 최선의 노력으로 기존의 통신도 수행할 수 있다. 최선의 노력이란 네트워크 트래픽 상태에 따라 가능한 신속하게 데이터 교환이 이루어지도록 하는 것을 의미한다.

TSN 표준에는 개선된 기능을 애플리케이션 작업과 어떻게 결합하여 사용하는지 그 방법이 정의되어 있는 것은 아니다.

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TSN은 어떻게 동작하는가?
다른 대부분의 네트워크 표준과 달리, TSN은 데이터 스트림을 통해 통신한다. 스트림이란 ‘talker(발신자)’에서 ‘listener(수신자)’로의 정해진 대역폭을 가진 데이터 채널이다. 스트림은 네트워크 구성요소에 의해 트래픽 클래스에 번들되고, 낮은 대기시간으로 전송된다.
전체 네트워크 구성요소의 동기화는 TSN의 가장 뛰어난 기능이다. 이 기능을 통해 자동화 시스템은 뛰어난 정밀도로 상호작용할 수 있다.

TSN과의 EtherCAT 통신
TSN을 사용하면 IEEE 802.1 네트워크를 통해서도 예측 가능한 지연시간으로 통신이 가능하다. 이를 통해 단일 고속 이더넷 인터페이스에서 다양한 통신작업을 처리할 수 있다.

- 다수의 슬레이브 세그먼트 동작
- 상위 레벨의 컨트롤러와 통신
- 비디오 카메라 연결
- …

EtherCAT 디바이스 그룹은 하나의 세그먼트로 TSN 도메인에 연결된다. EtherCAT 관점에서 볼 때, TSN 도메인은 제어 시스템의 포트 멀티플라이어 역할을 하는 대형 스위치로 간주될 수 있다. 조정은 적용기능을 통해 이루어진다. 소프트웨어 계층은 EtherCAT 세그먼트의 첫 번째 슬레이브 또는 스위치뿐만 아니라 마스터에서도 이를 활성화할 수 있다. EtherCAT 슬레이브 측의 변경은 없다.

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TSN에 의한 유용한 네트워크 조합
장치제어레벨의 통신과 상위레벨의 통신을 나누는 것은 물론 가능하다. TSN을 통한 교차 셀 상호작용은 기존의 스위치 네트워크에 비해 상당히 향상된 정밀도로 이루어질 수 있다.

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EtherCAT 마스터-슬레이브의 통신은 TSN을 통해 실행될 수 있다. 또한 EtherCAT 마스터 구현은 변경되지 않고 멀티플렉스 계층이 이더넷 드라이버에 설치되어 있어 다른 애플리케이션에 대한 액세스가 가능한 다수의 EtherCAT 세그먼트의 작동이 가능하다. TSN과 EtherCAT 간의 적용은 EtherCAT 슬레이브 디바이스에 통합되거나 TSN 지원 스위치에 통합되어 제공된다. TSN 백본은 서로 다른 제조업체(예: Hilscher, Hirschmann Belden, Moxa, Xilinx/SoC-e)의 다양한 구성요소로 구성될 수 있다. ETG.1700에 정의된 EtherCAT TSN 프로필에서 요구하는 TSN 하위 집합을 지원하는 경우 TSN 구성요소를 추가할 수 있다.

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EtherCAT TSN 프로파일
- 이기종 네트워크에 통합
- EtherCAT 슬레이브의 변경 없음
- EtherCAT 마스터에서 간단하게 구현
- 효율적인 이더넷 프레임 리소스 사용을 통한 TSN의 손쉬운 처리
- ETG는 IEEE 802.1과 공식적 파트너쉽인 리에종(Liaison)을 통해, 적시에 EtherCAT 사양을 TSN에 적용할 수 있음