ایجاد بستر TSN به منظور ارتباط تجهیزات صنعتی اینترنت اشیاء
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ تجهیزات صنعتی به قدری حساس هستند که باید دستورات ارسالی به آنها و برای کانال ارتباطی میان این تجهیزات نیز این موضوع را در نظر بگیرد و ترافیک این تجهیزات را اولویت ببخشد. این بستر هم اکنون در IEEE 802.1 و IEEE802.3 استاندارد سازی شده است. کمترین تأخیر و ژیتر (Jitter) از مهمترین نکات در استاندارد سازی بستر TSN برای تجهیزات صنعتی است.
پروتکل های استفادهشده در سامانه های صنعتی مانند اترکت (EtherCAT)، پروفینت (PROFINET IRT) و سرکس سه (SERCOS III) که امروزه به منظور ارسال قطعی داده در زمان مورد نظر و ارتباط بلادرنگ، استفاده می شوند، مبتنی بر اترنت (Ethernet) هستند. این پروتکل ها به منظور تأمین شرایط مورد نیاز تجهیزات صنعتی، خود دارای قابلیت هایی که هستند که البته هیچکدام با یکدیگر سازگار نیستند؛ بدین منظور بستر TSN و استاندارد Industries 4 درصدد این هستند که این مشکلات را حل کنند.
تجهیزات صنعتی نیازمند دو سرویس حیاتی در شبکه هستند:
- ارتباط بلادرنگ، قابلاطمینان و توسعهپذیر بهمنظور ارسال و دریافت درخواست ها
- پهنای باند بالا به منظور پشتیبانی از تعداد بالای حسگر و داده های عظیم (Big Data)
بستر TSN دارای هر دو مزیت بالا بوده و در ارتباط تجهیزات صنعتی و اینترنت اشیاء مبتنی بر Industrie 4.0 عملکرد بهتر خود را نشان می دهد.
سامانه های صنعتی در افق پیش روی خود استاندارد Industrie 4.0 را ترسیم کرده اند. این استاندارد از هرم اتوماسیون به ستون اتوماسیون تبدیل خواهد شد. همانطور که در شکل زیر مشخص است، هرم اتوماسیون درصدد جداسازی شبکه های پیچیده صنعتی و نرم افزارها با یکدیگر و ارتباط افقی سامانه های مشابه با یکدیگر بود. در هر لایه تجهیزات یک ارتباط قوی با یکدیگر داشته و با یکلایه بالاتر و پایین تر از خود نیز همینگونه هستند. اما مشکل جایی مطرح می شود که ارتباط میان لایه های مختلف موردنیاز است؛ بدین ترتیب کمترین میزان انعطاف پذیری در این استاندارد وجود دارد زیرا تجهیزات کاملاً مبتنی بر سلسله مراتب هستند.
در استاندارد جدید با توجه به پیشرفت فناوری، ارتباطهای عمودی شکل گرفته و سامانه های آنالیز داده عظیم نیز به کار گرفته می شوند.
بدین ترتیب سامانه های امنیتی در کنار بستر TSN شبکهای منعطف تر و با کارایی بیشتر را فراهم خواهند کرد.
مهمترین قابلیت بستر TSN، برنامه ریزی مبتنی بر آگاهی زمانی (The Time-Aware Scheduler) است. با این ویژگی میتوان بسته های داده بر روی اترنت سنتی را بر اساس زمان انتقال، اولویت بندی کرد.
اترنت دارای ویژگی Class of Service با استاندارد IEEE 802.1Q است که برای اطلاعات حساس به زمان، استفاده می شود. بدون قابلیت Time-Aware Scheduler، ترافیک با اولویت پایین وارد تأخیر شده و قطعی پیش می آورد. این موضوع با مثال شکل زیر بهتر نمایان می شود:
اگر کامیون یک بسته بزرگ فریم اترنت باشد و ماشین پلیس نیز یک فریم حساس به زمان و کوچک صنعتی باشد، نیاز است تا ماشین پلیس از کامیون سبقت بگیرد. در بستر TSN این بسته کوچک توانایی این کار را خواهد داشت.
یکی از مهمترین نکات در استاندارد جدید Industrie 4 وجود پی.ال.سی مجازی (vPLC) است. این کنترلر قرار است در کلود قرار بگیرد. به همراه این سند یک درخواست از دانشگاه به منظور تز دکترا برای پیاده سازی کنترلر مجازی آورده شده است تا جهت گیری این صنعت بهتر مشخص شود.
