Proč obyčejný Ethernet nestačí
Shrňme, co ze čtyř předchozích kapitol vyplývá. Ethernet není pomalý — gigabit je pro osmibajtovou zprávu obrovské plýtvání kapacitou. Problém je jinde a je jediný:
Obyčejný Ethernet neumí říct, kdy nejpozději. Umí říct „brzy“ a obvykle to dodrží. Neumí říct „nejpozději za 100 µs, jinak je to porucha“ — a přesně tohle je to, co regulační smyčka potřebuje slyšet.
Tři konkrétní příčiny
- Rozeslaný rámec nejde přerušit. Cizí plný rámec je 123 µs při 100 Mb/s, a to platí i na nečinné síti s prioritami.
- Fronty nejsou vaše. Cizí provoz do rozpočtu vstupuje a nedá se spočítat.
- Režie je u malých zpráv brutální. Osm bajtů dat = 84 bajtových dob. Sto uzlů po osmi bajtech je sto rámců, tedy sto krát ta režie.
Čtyři způsoby, jak se to řeší — a co který stojí
| způsob | princip | cena |
|---|---|---|
| oddělená síť | cizí provoz se nepustí dovnitř | druhá kabeláž; zbývá bod 1 a 3 |
| priority (802.1p) | řídicí rámce jdou ve frontě první | levné; bod 1 to neřeší vůbec |
| vlastní protokol na lince | Ethernet jako drát, ne jako síť | speciální hardware — EtherCAT, kapitola 10 |
| plánovaný čas (TSN) | všichni mají hodiny a rozvrh | drahé přepínače — kapitola 11 |
Řádka s prioritami stojí za zvláštní pozornost, protože je to nejčastější polovičaté řešení. Priorita rozhoduje o pořadí ve frontě. O tom, co už letí po drátě, nerozhoduje. Přednostní rámec, který přijde o mikrosekundu po začátku cizího plného rámce, si počká těch 123 µs úplně stejně jako kterýkoli jiný.
TSN na to má odpověď — preempci rámců (802.1Qbu), která umí velký rámec doopravdy rozseknout a dovysílat ho potom. Je to poslední kus skládačky a je to taky důvod, proč TSN potřebuje nové přepínače a nedá se dodělat softwarem.