Development of a Centralized Network Controller for Networks based on the TIme-Sensitive Networking (TSN) Ethernet Standard

Abstract

[eng] The constant evolution of the Industry 4.0 requires industrial network communications to continuously improve to meet the requirements of the existing industrial operations. Cyber-physical systems enable new ways of production, value creation and real-time optimization, providing means for the customization and personalization of products. To make this change possible, industrial network communications have to provide deterministic real-time properties and the ability to adapt to the constant changes in the requirements of the product line. Time-Sensitive Networking (TSN) is a set of new IEEE standards that aims to provide deterministic real-time communications over Ethernet. TSN also provides centralized online configuration and control architectures which eases the deployment of large networks. Moreover, it enables the reconfiguration of the network in order to adapt to changes in the production chain and make a better use of the network’s resources. In this project we implement a Centralized Network Controller (CNC) as software in charge of the automatic configuration of a set of TSN bridges that make use of TSN standards. We also perform a verification process of the CNC using commercial TSN bridges.

[spa] La constante evolución de la Industria 4.0 requiere una constante mejora de las redes de comunicación industrial para cumplir los requisitos de las operaciones industriales existentes. Los sistemas ciberfísicos hacen posible nuevas formas de producción, creación de valor y optimización en tiempo real, proporcionando medios para la personalización de productos. Para que sea posible, las redes de comunicación industrial deben proporcionar propiedades de respuesta determinista y en tiempo real a la vez de poder adaptarse a los cambios constantes de los requisitos de la línea de producción. Time-Sensitive Networking (TSN) es un conjunto de nuevos estándares del IEEE que buscan proporcionar determinismo y propiedades de tiempo real en Ethernet. TSN también proporciona nuevas arquitecturas para la configuración y control de la red de manera centralizada, facilitando el despliegue de nuevas redes de gran tamaño. Además, habilita medios para la reconfiguración de la red para adaptarse a los cambios en la línea de producción y así hacer un mejor uso de los recursos de la red. En este proyecto implementamos un Controlador Centralizado de Red (CNC, del inglés Centralized Network Controller) como software encargado de automatizar la configuración de un conjunto de puentes de red (bridges en inglés) que usan los estándares de TSN. Además realizamos la verificación del CNC usando puentes de red comerciales.