ITとOTネットワークを融合する「TSN」の概要と実装：IIoTの実現に不可欠（4/4 ページ）

産業向けIoT（IIoT）の実装で直面する大きな課題の1つは、情報技術（IT）と運用技術（OT）におけるネットワークの融合である。本稿では、これらネットワークの融合を実現する「IEEE 802.1 TSN（Time Sensitive Networking）」の概要と実装について解説する。

[Michael Zapke/Adam Taylor（Xilinx），EDN Japan]

TSNネットワークの評価と検証

　またこのTSN IPには、統合時刻同期 L2スイッチも含まれる。外部TSNスイッチで別のポートを割り当てることなく、多くの産業用アプリケーションで必要とされるチェーン型もしくはツリー型のトポロジーを作ることができる。IEEE P802.1CBのシームレスな冗長性にも、この追加のポートが必要になる。図3にTSN IPのイメージを示す。ユーザーは、スイッチを統合するかどうかを合成前に自由に構成できる。

図3：CPUコア搭載FPGA内の TSN IPのイメージ（Xilinx Zynq-7000 ／Zynq UltraScale+ MPSoCの場合）（クリックで拡大）

　インスタンシエートされたTSN IPコアは、トラフィッククラスごとに個別のAXIストリーミングポートを提供する。スケジュールされたトラフィックと予約トラフィック、ベストエフォートトラフィックがサポートされている。図4にトラフィック クラスごとのダイレクト メモリアクセスを含む、TSN IP実装評価用システムのブロック図を示す。

図4：評価用の TSN 実装例（Zynq UltraScale+ MPSoC を使用）（クリックで拡大）

　また、図5に示すように2台のボードを接続すると、ネットワーク トラフィックの送受信が可能になり、TSNネットワークの性能を検証できる評価システムやデモ用アプリも存在する。

図5：TSN 評価システム例（Zynq UltraScale+ MPSoC を使用）（クリックで拡大）

まとめ

　TSNはITとOTネットワークの融合を可能にし、ネットワーク コネクティビティやスケーラビリティなどで大きなアドバンテージをもたらす。All Programmable Zynq-7000やZynq UltraScale＋ MPSoCなどのCPUコア搭載FPGAにTSNを実装すると、ユーザーは単一チップソリューションを手に入れられる。エッジでIIoTアプリケーションを実行する処理能力も、プロセッシングシステムとプログラマブルロジックに備わるのだ。さらに、プログラマブル ロジックは柔軟性を持つため、TSN規格やマーケットセグメント固有の適合性試験の進捗に合わせてIPコアをアップデートできるという利点も享受できるようになる。