A Toolchain for Scheduling Legacy Ethernet-Based Traffic into TSN Networks with Spatial and Time Redundancy

Abstract

[spa] Los Sistemas de Control Distribuido (DCSs), especialmente para nuevas aplicaciones de control en entornos industriales, imponen nuevos requisitos para las comunicaciones que no pueden satisfacerse con los estándares actuales de Ethernet Industrial. Como consecuencia, la industria está impulsando los estándares Time-Sensitive Networking (TSN) para que constituyan los estándares de facto de capa de enlace basada en Ethernet que se han de utilizar para satisfacer estos requisitos. En este contexto se necesitan hojas de ruta que permitan realizar adecuadamente una transición suave entre los sistemas basados en tecnologías heredadas (legacy systems) y los nuevos sistemas basados en TSN. En este sentido, algunos trabajos proponen mecanismos para migrar - mapear, enrutar y planificar - tráfico heredado (legacy traffic) a TSN. Sin embargo, ninguno de estos trabajos considera tráfico que incluya flujos de datos (streams) con requisitos de redundancia espacial; por tanto, ninguno de ellos puede utilizarse para migrar el tráfico crítico de DCSs de alta fiabilidad heredados. El presente Trabajo de Final Máster propone una serie de mecanismos que, por primera vez, permiten migrar a TSN tráfico crítico heredado que incluye streams con redundancia espacial. Para ello extiende un conjunto de herramientas (toolchain) propuesto por otros autores en un trabajo anterior. En particular, la redundancia es costosa, por ello, el presente trabajo propone y compara dos métodos de enrutamiento que consideran que el tráfico crítico incluye un stream redundante.

[eng] Distributed Control Systems (DCSs) for emerging industrial control applications impose new communication requirements that cannot be satisfied by current Industrial Ethernet protocols. As a result, industry is pushing the Time-Sensitive Networking (TSN) standards as the de-facto Ethernet-based link-layer to fulfill these requirements. Adequate roadmaps are needed to support a smooth transition from IndustrialEthernet-based legacy systems to TSN-based ones. In this context some works propose mechanisms to migrate, i.e. map, route and schedule, legacy traffic to TSN. However none of them considers traffic including streams with spatial redundancy requirements and, thus, they cannot be used to migrate legacy highly-reliable DCSs. The present TFM extends a previous toolchain to migrate, for the fist time, legacy critical traffic that includes spatially redundant streams. Particularly, since redundancy is costly, this TFM proposes and compares two routing methods that consider one redundant stream per traffic.