Protokoły komunikacyjne IoT zapewniają użytkownikom zwiększone bezpieczeństwo i wydajność oraz mogą pomóc połączyć światy technologii informatycznych (IT) i operacyjnych (OT).
Ethernet Insights
Ethernet stał się głównym protokołem komunikacyjnym w produkcji przez długi czas, a teraz firmy wykorzystują protokoły Internetu rzeczy (IoT) w celu usprawnienia komunikacji.
Komunikacja IoT ma wiele zalet, ale wymaga również zwiększonego bezpieczeństwa i wydajności protokołów, ponieważ coraz więcej systemów jest podatnych na ataki cybernetyczne.
Sieć wrażliwa na czas (TSN) stała się główną potrzebą ze względu na jej zdolność do zapewnienia precyzyjnej synchronizacji.
Wojny kablowe już dawno się skończyły, a Ethernet wygrał na wszystkich poziomach: technologia operacyjna (OT), technologia informacyjna (IT), Internet i chmura. Chociaż nadal istnieją szczególne przypadki, jasne jest, że Ethernet będzie dominującym transportem w nadchodzących latach. Korzyści płynące z Ethernetu są oczywiste: duża prędkość, elastyczna architektura i niezliczone narzędzia do rozwiązywania problemów, a także jeden szkielet łączności urządzeń.
Badania rynku wykazały, że coraz więcej produktów jest podłączanych za pośrednictwem sieci Ethernet i chociaż starsze systemy nadal będą wymagać zastrzeżonych transportów, ich liczba spada.
Tego samego nie można powiedzieć o protokołach komunikacji sieciowej. Istnieje wiele aplikacji komunikacyjnych, które korzystają z funkcji i korzyści związanych z konkretnym protokołem. Są one często napędzane przez wsparcie dostawców, ale należą również do kategorii funkcji, które przynoszą korzyści niektórym aplikacjom.
Większość protokołów sieciowych dostawców obsługuje starszą komunikację, zapewniając szeroką bazę wsparcia. Niektóre przykłady to Modbus, prosty protokół zarządzania siecią (SNMP) i OPC. Protokoły te służą konkretnemu celowi i mają różne poziomy zaawansowania API, ale są rozpoznawane ze względu na ich ogólny charakter i szerokie zastosowanie.
Komunikacja IoT
Świat komunikacji IoT przyniósł ze sobą dodatkowe wymagania, w szczególności potrzebę zwiększenia bezpieczeństwa i wydajności protokołów. Nowsze protokoły komunikacji Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT) obejmują OPC UA, transport telemetryczny kolejkowania wiadomości (MQTT) i zaawansowany protokół kolejkowania wiadomości (AMQP). Wymagania dotyczące komunikacji IIoT generalnie wymagają komunikacji typu “publikuj i subskrybuj” (Pub/Sub), możliwości obsługi brokera dla subskrypcji aplikacji oraz urządzeń, które mogą publikować dane do tego brokera na podstawie zmian lub harmonogramu. Większość rozwiązań IoT, IIoT i gateway appliance obsługuje tę komunikację.
Istnieją protokoły, które dzielą się na kategorie dostawców, takie jak Profinet, EtherCAT, EtherNet/IP i CC-Link. Chociaż są one zazwyczaj ogólnego przeznaczenia i zaprojektowane do obsługi szerokiego zakresu aplikacji obsługiwanych przez danego dostawcę, wszystkie zostały upublicznione jako standardy branżowe do przyjęcia przez rynek. Jednak większość z nich nadal obsługuje komunikację od 10 do 100 Mb. Większość głównych dostawców obsługuje więcej niż własne rozwiązanie, często dwa lub trzy protokoły.
TSN i komunikacja deterministyczna
Pojawienie się nowych specyfikacji sieci Ethernet, w szczególności funkcji IEEE 802.1Q do obsługi sieci wrażliwych na czas (TSN), stworzy możliwość uzyskania bardzo wysokiej wydajności w połączeniu z komunikacją ogólnego przeznaczenia. Można to najlepiej opisać jako ostateczne umożliwienie połączenia sieci IT i OT.
TSN zapewnia synchronizację czasu na poziomie mikrosekund między urządzeniami, umożliwiając im dokładne zaplanowanie komunikacji w celu uzyskania deterministycznej wydajności. TSN oferuje również priorytetyzację wiadomości i kształtowanie dużych pakietów, aby zapewnić brak blokowania ruchu. Ta kombinacja funkcji otwiera wcześniej zamknięte sieci i usuwa wyspy informacji. Korzyści dla użytkownika końcowego obejmują lepsze rozwiązywanie problemów i zarządzanie urządzeniami, a także dostęp do większej ilości danych dotyczących wydajności i wskaźników jakości.
TSN zyskuje coraz większy udział w rynku, a kolejni dostawcy wykazują wsparcie w celu zapewnienia interoperacyjności. Kilka organizacji podjęło współpracę i utworzyło organizację ds. interoperacyjności, TSN Industrial Automation Conformance Collaboration.
Połączenie sieci IT i OT prawdopodobnie spowoduje odrodzenie się prostego protokołu zarządzania siecią (SNMP) jako rozwiązania do monitorowania wszystkich urządzeń w sieci, a nie tylko urządzeń w sieci IT.
Thomas Burke jest globalnym doradcą strategicznym w CC-Link Partner Association (CLPA).
