Ce que le réseautage sensible au temps essaie d'accomplir

Les réseaux d'aujourd'hui sont complexes et difficilement interopérables. Organisé chaque année à Las Vegas, le Consumer Electronics Show (CES) est souvent une vitrine pour les technologies nouvelles et à venir. Le disque compact original, le téléviseur HD et la première console de jeu Xbox ont tous été dévoilés lors de différentes versions de cet événement. Ces dernières années, le CES a été dominé par les produits et les concepts associés à la technologie portable, aux voitures connectées et, en particulier, à l'émergence de l'Internet des objets (IoT). Alors que l'IoT est largement considéré comme un phénomène de consommation, qui englobe une connectivité sans fil omniprésente ainsi que des appareils ménagers compatibles IP, entre autres, une grande partie de son développement est motivée par l'évolution des exigences de l'industrie. Des secteurs tels que la fabrication, l'audio professionnel, la vidéo et le transport/l'automobile demandent toujours des normes qui aideraient à libérer le potentiel d'un Internet des objets industriel, qui promet de rapprocher les appareils de terrain, les applications informatiques d'entreprise et les infrastructures cloud. . Les efforts concertés de ces industries ont déjà produit des solutions et des spécifications telles que le réseau maillé Bluetooth®, le Wi-Fi IEEE 802.11ah HaLow et le pontage audio-vidéo 802.1. Les deux premiers sont les plus susceptibles de trouver leur chemin dans les nombreux appareils destinés aux consommateurs exposés au CES, mais le troisième, qui est maintenant remplacé par le réseau sensible au temps (TSN) via diverses mises à jour vers 802.1 et 802.3, pourrait avoir un impact encore plus important. par son rôle dans les systèmes d'automatisation et de contrôle. Que remplacerait la mise en réseau sensible au temps dans l'Internet des objets industriel ? Un aspect de TSN qui mérite un peu plus d'attention est ce qu'exactement - en termes de conception de réseau, de protocoles, de modèles, etc. - il est conçu pour remplacer.       <img src='https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/what-time-sensitive-networking-is-trying-to-accomplish/figure1. png?w=435 ' alt='Figure 1'> Figure 1. TSN prendra en charge la bande passante généreuse, les dispositions de sécurité informatique et les exigences de faible latence des applications IIoT. Surtout, il garantira la performance du trafic en temps réel même sur les réseaux Ethernet gérant de nombreux types de données différents. Couches multiples et architecture de référence d'entreprise Purdue Un rapport du début de 2016 de National Instruments, récemment mis en évidence par engineering.com, a révélé le statu quo de l'IIoT que les partisans de TSN tentent de changer.1 Plus précisément, les architectures de réseau industriel actuelles comportent plusieurs couches, chacune de qui est optimisé pour un ensemble spécifique de tâches et lié par ses propres niveaux particuliers de latence, de bande passante et de qualité de service. Cette configuration garantit que le trafic mixte sur le réseau est correctement géré, mais elle n'est pas idéale pour l'interopérabilité entre les systèmes, une exigence clé de l'IIoT. Les réseaux industriels d'aujourd'hui sont pleins de complexité et de non-interopérabilité. Todd Walter de National Instruments, qui est également président du segment industriel à l'Alliance AVnu, a expliqué en outre que de nombreuses usines continuent de suivre l'architecture de référence d'entreprise Purdue, un modèle de l'ère des années 1990 pour les réseaux multicouches.2 PERA est conçu pour couvrir tout ce qui relève de l'entreprise. bannière de contrôle, des processus physiques jusqu'aux systèmes logistiques. Un exemple classique serait une architecture dans laquelle le niveau 0 était les E/S des capteurs, avec des systèmes instrumentés de sécurité au niveau 1 et des communications IP PLC/RTU au niveau 1.5.3. (Niveau 4). Dans le monde réel, les architectures orientées PERA reposent sur divers protocoles de collecte, y compris les bus de terrain hérités, ainsi que sur des solutions Ethernet pour traiter ces couches individuelles. Bus de terrain et Ethernet dans PERA Par exemple, les applications de commande de mouvement complexes et très exigeantes sont souvent encore divisées en îlots d'automatisation, c'est-à-dire plusieurs réseaux comprenant des solutions de bus de terrain et Ethernet. Les ensembles de machines prenant en charge de telles applications devront avoir une précision d'arrêt, une rétention de position et la capacité de résister à des environnements difficiles, tout en pouvant utiliser une gamme de technologies pour répondre à ces exigences. Des réseaux propriétaires peuvent être utilisés pour distribuer le mouvement, en collaboration avec PROFIBUS® et ControlNet® pour communiquer avec les variateurs de fréquence et Ethernet pour fournir des informations aux utilisateurs. Une telle configuration signifie que de nombreux outils de support et procédures de formation différents sont en jeu à tout moment. Pour en revenir au point de Walter sur PERA, ce mélange de technologies, c'est-à-dire bus de terrain, Ethernet et les écosystèmes matériels et logiciels respectifs qui les prennent en charge, est réalisable, mais en décalage avec l'interopérabilité et l'économie que les entreprises attendent de l'IIoT. Capitaliser sur l'opportunité IIoT peut nécessiter, à tout le moins, des infrastructures de réseau standard, une bande passante supplémentaire et la capacité d'accéder à distance et en toute sécurité aux appareils de périphérie. TSN est bien placé pour offrir toutes ces capacités. « AVB a été conçu à l'origine pour synchroniser les flux AV professionnels critiques. » Il s'agit d'une extension d'AVB, conçue à l'origine pour synchroniser les flux AV professionnels critiques. Lorsque l'industrie automobile a décidé d'introduire AVB dans certaines voitures, la portée du projet s'est élargie et, AVB lui-même étant à la traîne par rapport à son concurrent propriétaire Dante, TSN est devenu une évolution judicieuse pour les efforts généralisés visant à créer un réseau déterministe interopérable. Des fonctionnalités telles que la qualité de service convergée, la réservation de bande passante et l'utilisation du protocole de temps de précision IEEE 1588 sont les points forts de TSN, mais il y a aussi sa compatibilité attrayante avec l'infrastructure Ethernet standard. « En utilisant des composants Ethernet standard, TSN peut s'intégrer de manière transparente aux applications existantes et au trafic informatique standard pour améliorer la facilité d'utilisation », a expliqué Walter dans un article pour Design World.2 « En outre, TSN hérite de nombreuses fonctionnalités d'Ethernet existant, telles que Interfaces HTTP et services Web, qui permettent les fonctions de diagnostic, de visualisation et de réparation à distance courantes dans les systèmes IoT. Faire avancer les réseaux sensibles au temps Comme le montre le niveau d'activité de l'industrie lors d'événements tels que CES et Integrated Systems Europe 2016 (au cours desquels AVnu Alliance a présenté), l'IoT et l'IIoT deviennent des préoccupations centrales pour les organisations du monde entier.4 Alors que le travail sur l'AVB original a commencé il y a plus d'une décennie, son dernier bond en avant alors que TSN arrive à un moment opportun où l'IIoT devient vraiment au centre de l'attention. TSN prendra en charge la bande passante généreuse, les dispositions de sécurité informatique et les exigences de faible latence des applications IIoT. Surtout, il contribuera à garantir les performances du trafic en temps réel, même sur les réseaux Ethernet gérant de nombreux types de données différents. Il pourra trouver une maison dans une variété d'environnements industriels difficiles, y compris les voitures autonomes, les réseaux de contrôle du trafic, les parcs éoliens, les centrales électriques et les systèmes de contrôle. Cependant, il ne fait que commencer et il sera confronté à des obstacles clés pour supplanter les architectures de réseau actuelles qui sont en place depuis des années, voire des décennies. Les premières parties de la norme TSN finalisée, ainsi que les références des fournisseurs, ont commencé en 2016. À partir de là, les produits et services certifiés TSN devraient éventuellement commencer à arriver dans les systèmes d'automatisation pour refaire les architectures de réseau pour l'IIoT. Références 1 Shawn Wasserman. "Les 3 principales tendances de l'Internet des objets dans les coulisses du CES." Ingénierie. com, janvier 2016. 2 Todd Walter. « It's About Time : la norme de réseau évolutive sensible au temps pour l'IoT industriel. » Monde du design, janvier 2016. 3 Erno Pentzin. « Exemple : modèle d'architecture de référence d'entreprise Purdue ». TeXample, février 2013. 4 Rob Scott.

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