magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

ni trendfigyeloMiközben még csak ismerkedünk az intelligens dolgok és eszközök internetes kommunikációját szolgáló „dolgok internete” (IoT) fogalmaival, máris újat kell tanulnunk: egyre határozottabban rajzolódnak ki az IoT ipari környezetben is megbízhatóan használható változatának, az IIoT-nek a körvonalai.

 

 

 

 

 

 

 

Az ipari eszközök internete (Industrial Internet of Things — IIoT) a még intelligensebb, hipercsatlakoztatott eszközök és infrastruktúra világát ígéri, amelyben a gyártógépek, a szállítórendszerek és az energiahálózatok beágyazott érzékeléssel, feldolgozással, vezérléssel és elemezéssel rendelkeznek. Ezek hálózatba kapcsolása intelligens rendszerek összefüggő rendszerét hozza létre, megosztva az adatokat egy vállalat eszközei között és a számítási felhőben egyaránt. Ennek következtében hihetetlen adatmennyiség keletkezésére kell számítanunk; vegyük csak példának a londoni metrórendszer Victoria-vonalának felügyeleti rendszerét, amely naponta 32 TB adatot állít elő. Ennek a hatalmas analóg adattömegnek az elemzése és feldolgozása olyan megalapozott üzleti döntéseket tesz lehetővé, amelyekkel megteremthetők a biztonságosabb működés, a kevesebb nem tervezett leállás és a hatékonyabb üzemeltetés feltételei.

 

ni trendfigyelo


Ezeknek a nyers, feldolgozatlan adatoknak van egy jelentős mennyiségű, nem időkritikus része, amelyek esetében a hálózati rétegek és alrendszerek közötti átvitel során nincsenek komolyabb késleltetési és szinkronizálási követelmények. Egy másik, sajátos csoportjuk azonban meglehetősen időérzékeny, amelynél szigorú követelmények vonatkoznak az átviteli és megosztási késleltetésre, illetve a megbízhatóságra. Ez utóbbiak közé tartoznak a működés szempontjából kiemelten fontos vezérlési és hibaészlelési információk, amelyeknél követelmény az azonnali feldolgozás, megosztás és reagálás, függetlenül minden más hálózati forgalomtól.
A jelenlegi hálózati infrastruktúrák többsége nincs felkészítve ilyen időkritikus adatok kezelésére. Sok ipari rendszert és hálózatot a vezérlési hierarchia Purdue-modellje szerint terveztek meg, amely több, konkrét feladatokra optimalizált merev buszréteget alkalmaz. Mindegyik rétegnek más-más a késleltetése, a sávszélessége és a garantált szolgáltatási minősége, ami megnehezíti az együttműködésüket, és gyakorlatilag lehetetlenné teszi a létfontosságú adatok időben történő átvitelét. Problémát jelent az is, hogy a jelenlegi gyártóspecifikus Ethernet-változatok módosított hardvert igényelnek, és sávszélességük korlátozott.
Az ipari eszközök internetére felkészített infrastruktúra új képességeinek kihasználásához a tervezőknek és a végfelhasználóknak egyaránt megbízható és védett kommunikációs kapcsolaton keresztül kell elérniük az intelligens végberendezéseket. A hálózati technológiáknak olyan irányban kell fejlődniük, hogy kielégítsék az ipari rendszerek új generációjával szemben támasztott követelményeket, valamint gyökeresen modernizálják a gépek, energiahálózatok, továbbá a szállítási rendszerek üzemeltetését.

 

ábra

TSN: itt az idő!

A jelenlegi informatikai hálózatok működése az IEEE 802-szabványcsoporton alapul, amely az eszközök együttműködését az egyes Ethernet-rétegekre és -funkciókra adott előírásokkal hangolja össze. Jelenleg az ipari beszállítók, az informatikai- és félvezetőgyártók az IEEE 802-munkacsoporton és a közelmúltban megalakított AVnu Alliance keretén belül együttműködve frissítik a szabványos Ethernet-protokollokat, és időkorlátos, kis késleltetésű adatátvitelt dolgoznak ki az időkritikus adatok továbbításához az ipari eszközök internetén keresztül.
Ez az új generációs szabvány, a TSN (Time-Sensitive Networking – idő-érzékeny hálózati átvitel) orvosolni kívánja a meglévő hálózatok hiányosságait. Tagvállalatai, többek között a Broadcom, a Cisco, az Intel és a National Instruments segítségével az AVnu Alliance egy tanúsítási rendszerrel megerősített együttműködési ökoszisztéma létrehozásán dolgozik, hasonlóan ahhoz, ahogyan a Wi-Fi Alliance is tanúsítja az IEEE 8102.11-szabvánnyal kompatibilis termékeket és eszközöket.
A jelenlegi szabványos és módosított protokollokhoz képest az új TSN-szabvány számos előnnyel rendelkezik majd, ezek többek között az alábbiak:

 

Sávszélesség

A gépi látás, a 3D-szkennelés, a villamos hálózat minőségi mérései és más hasonló korszerű érzékelési alkalmazások hatalmas adatmennyiségei jelentősen megterhelhetnek egy hálózatot. Az ipari irányítástechnikában ma elterjedten használt, gyártó-specifikus, származtatott Ethernet-protokollok sávszélessége 100 Mbit/s, félduplex adatátvitellel. A TSN szabványos (1, 10 és 400 Gbit/s-os) sávszélességeket fog használni a teljes duplex átvitel támogatásával.

 

Védelem

A legtöbb ma használt, alacsonyabb szintű ipari busz fizikai elszigeteléssel és egyedi, nem nyilvános megoldásokkal biztosítja a védelmet. Mindez az autóiparból ered, ahol az összes vezérlési és üzemeltetési adatot fizikailag elszigetelt, zárt CAN-hálózatok viszik át. A közelmúltbeli behatolások tanulsága azonban az, hogy a védelmet ki kell terjeszteni a vezérlési infrastruktúra kiemelten fontos alsó szintjeire is. A TSN védi a létfontosságú vezérlési forgalmat, és a legkorszerűbb informatikai védelmi módszereket alkalmazza. A szegmentálás, a teljesítőképesség védelme és az időbeli elkülöníthetőség több védelmi réteggel egészíti ki a biztonsági keretrendszert.

 

Együttműködés

A TSN szabványos Ethernet-összetevőket használ, ezért fennakadásmentesen építhető össze a meglévő részalkalmazásokkal és a szabványos informatikai adatforgalommal, megkönnyítve ezzel a mindennapi használatot. Örökli a jelenlegi Ethernet számos képességét is, például a http-felületeket és a webes szolgáltatásokat, amelyek az ipari eszközök interneténél alapfunkciónak számító távoli diagnosztizálást, megjelenítést és javítást teszik lehetővé. A TSN további előnye, hogy a szokásos és tömeggyártott Ethernet-chipkészleteket használja, ami csökkenti az alkatrészköltséget, különösen a specializált Ethernet-variánsokhoz képest, amelyek kisebb mennyiségben gyártott ASIC-eket igényelnek.

 

Késleltetés és szinkronizálás

A TSN prioritással kezeli egy rendszer gyors reagálásához és a zárt hurkú szabályzási alkalmazásokhoz szükséges kis késleltetésű átvitelt. Képes 10 μs nagyságrendű, determinisztikus átviteli időket és a csomópontok között néhányszor 10 ns-on belüli időszinkronitást garantálni. Az időkritikus forgalom megbízható eljuttatása érdekében a TSN automatizált konfigurálással tartja karban a nagy megbízhatóságú adatátviteli utakat, amelyek esetében a csomagok duplikálásával és egyesítésével tartják fenn az útvonalak veszteségmentes működését.

A jövő időben érkezik

Az IIoT terjedésével az egyre nagyobb adatmennyiség és a nagy területre kiterjedő hálózatok kezeléséhez új szabványok lesznek szükségesek a kritikus információk megosztása és átvitele érdekében. Ahogyan vészhelyzetben a tűzoltóautó és a mentőautó előnyt élvez más járművekkel szemben, a TSN-szabvány gondoskodik arról, hogy a kiemelten fontos, időérzékeny adatok idejében célba érjenek a normál hálózati infrastruktúrán keresztül. Megérkeztünk a gyors sávba — eljött az IIoT ideje!

 

 

„Az AVnu, az IIC és hasonló szervezetek az Ethernet képességeinek szabványokon keresztül történő kibővítésén dolgoznak. A széles körben terjedő TSN piaci térnyerése előnyöket hoz számos iparág és alkalmazás számára, emellett kulcsfontosságú az IoT kitűzött céljának eléréséhez: 50 milliárd eszköz csatlakoztatásához. A piacvezető vállalatok közös munkája garantálja majd a szabványos egységek képességeinek hosszú távú támogatását.” – Paul Didier, AVnu Alliance igazgatósági tag és IoT megoldástervező, Cisco

 

 

National Instruments Hungary Kft.
1117 Budapest Neumann J. u. 1/E 2. em. (Infopark E ép.)
Tel.: +36 1 481 1400
E-mail: ni.hungary@ni.com
hungary.ni.com
Szakmai tanácsadás: 06 80 204 704
Technikai kérdések: techsupport@ni.com

Még több National Instruments

 

Címkék: National Instruments | ipari | IoT | TSN | Avnu | Alliance