Ethernet TSN（2）Ethernet TSN の狙い

Ethernet TSN の狙いは明確だ。インターネットや各種クラウドサービスから、IoT の様々なデバイスまでをシームレスにカバーすることだ（図1 参照）。

しかし、Ethernet TSN が新たな産業用イーサネット陣営を作ることは考えにくい。EtherNet/IP、PROFINETやEtherCAT 等の既存の規格化団体は、IEEE802 の TSN 規格審議に参加し、 TSN 対応を進めている。PROFINET 陣営では、TSN 技術に対応した「 PROFINET OVER TSN」を発表し、顧客サポートの準備中だ（日本プロフィバス協会のサイト）。EtherCAT も Ethernet TSN 技術を使った EtherCAT 間接続のモデルを発表している（ EtherCAT Technology Group のサイト）。Ethernet/IP は、Ethernet TSN に必要な LLDP 等のプロトコルの追加開発を発表している。EtherNet/IP 自身が標準イーサネットで構築されているため、大きな変更もなく TSN に対応できる状況だ。このように、既存の産業用イーサネットが TSN 技術を取り込み始めている。

図1 にはないが、「車載ネットワーク」もEthernet TSN が目指す市場だ。CAN（Controller Area Network）やLIN（Local Interconnect Network）との比較も含め、改めて話をしたい。

従来規格との互換性

Ethernet TSN は、標準イーサネットの拡張版だ。主な機能追加は第2層の IEEE802.1 で、物理層の拡張は、車載を意識した 100Mbps と 1000Mbps での2ワイヤー伝送路を追加した程度だ。Ethernet TSN は、当然だが上位層の TCP/IP 、下位層の物理層との互換性も維持している。もちろん従来からの、IEEE802.1 との整合性もとれている。

既存の産業用イーサネットメンバーも TSN の議論に参加し、可能な範囲で整合性と相互接続の作業が進められた。図2 のように、EtherNet/IP とPROFINET とは整合性が取れているが、EtherCAT は第2層の動作がかなり異なるため、十分な整合性が取れていない。

トポロジ

標準イーサネットはほぼ全てのトポロジをサポートしている。Ethernet TSN も、トポロジの制約はなく、全てのトポロジをサポートしている（図3）。産業用イーサネットの TSN 対応版については、各産業用イーサネットの推奨トポロジを参照いただきたい。

TSN 規格の全体像

Ethernet TSN の規格は時刻同期と帯域制御だけではない。時刻同期(Synchronization)、信頼性 (Reliability)、遅延(Latency)、資源管理(Resource management)の4つの分野に分類される規格群がある。図4 は代表的な規格だ。これらの規格は、2019年に一度取りまとめられたが、現在も規格改定の審議が続いている。