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Dolly Parton y el Internet Industrial de las Cosas

El “Internet de las Cosas” está lleno de promesas: casas inteligentes, mejora de la salud y un mundo conectado y unificado. Con menos frecuencia en los medios de comunicación (pero posiblemente más impactante para nuestra sociedad) se habla del “Internet Industrial de las Cosas” (IIoT), que incluye la agricultura inteligente, ciudades inteligentes, fábricas inteligentes y redes inteligentes. El IIoT puede caracterizarse como un gran número de sistemas industriales conectados que comunican y coordinan sus análisis de datos y acciones para mejorar el rendimiento industrial y beneficiar a la sociedad en su conjunto.

La adición de inteligencia a los sistemas industriales plantea varios retos de enormes proporciones: uno de los cuales es el concepto del tiempo dentro de los protocolos de la Ethernet estándar.

Se puede tolerar algún nivel de demoras, retardos y recargas mientras se ve la reciente película en Wuaki, pero estos fallos no pueden existir entre dos brazos robóticos de alta velocidad que están montando un dispositivo médico, o peor aún, entre el pedal del freno y las ruedas de un coche. El uso de la Ethernet estándar para unificar nuestras ciudades, redes eléctricas y máquinas significa que tenemos que abordar sus deficiencias temporales.

Afortunadamente, la industria de la música nos ha proporcionado una solución. Dolly Parton actuó el año pasado para 100.000 personas en el festival de Glastonbury. Mientras que ella llevaba a cabo un espectáculo memorable, los ingenieros trabajaron también admirablemente detrás del escenario para garantizar que la experiencia audiovisual fuese excelente, incluso para la gente que estaba de pié a cientos de metros de distancia. Esto se logró mediante una increíble variedad de cables y componentes del sistema cuidadosamente calibrados.

Durante años, la sustitución de kilómetros de cables A/V por la Ethernet estándar ha sido un sueño de los organizadores del festival, de los diseñadores del estadio y de los entusiastas del cine en casa. Sin embargo, los mismos retos inherentes de las redes anteriormente mencionadas, tales como los problemas de latencia, falta de fiabilidad y de sincronización, siempre han demostrado ser insuperables.

Para hacer frente a esto, el grupo de trabajo IEEE 802.1 creó un “Audio Video Bridging (AVB) task group”, que actualizó la Ethernet estándar para incluir AVB a finales de la década del 2000. AVB permite la transmisión determinista de datos de audio y vídeo y la sincronización de los nodos finales, tales como altavoces y pantallas de televisión de gran tamaño utilizando la Ethernet estándar. Lo que es más, AVB se ejecuta en paralelo sobre el mismo cable Ethernet que se utiliza para enviar datos entre ordenadores normales.

¿Cómo se relaciona esto con el “Internet Industrial de las Cosas”? El salto de Glastonbury a la fábrica inteligente puede parecer grande, pero AVB puede ayudarnos a realizar tres pasos en la construcción del Internet industrial de las cosas:

Las fábricas del futuro requerirán máquinas que se comuniquen, colaboren y sincronicen entre sí de una manera mucho más fiable y determinista que en la actualidad.

Las paredes que separan las máquinas de los servidores, datos, análisis y visualización necesitan ser demolidas y estos sistemas integrados.

La habilitación del “Internet Industrial de las Cosas” fue una de las razones por las que “IEEE 802.1 AVB task group” se amplió y refundó a finales de 2012 para convertirse en “Time-Sensitive Networking (TSN) task group”. El grupo de trabajo está expandiendo las características esenciales de AVB para soportar la automatización industrial, las redes de control de automoción y para mejorar aún más las aplicaciones de audio/vídeo. Gracias a la presencia de TSN, las tecnologías para las comunicaciones Ethernet, la transferencia determinista de datos y la sincronización de nodos convergerán en un único y nuevo protocolo.

Gracias a TSN, los diseños industriales se beneficiarán de:

  • Convergencia: Una red troncal de Ethernet estándar soportará tanto los datos de control de alta prioridad como el soporte concurrente para el resto del tráfico de Ethernet. Debido a que el tráfico de alta prioridad está gestionado y protegido, las adiciones de otro tráfico no pueden interferir con los datos de control.
  • Rendimiento: Los organismos de normalización y las principales empresas de tecnología están trabajando constantemente en conjunto para mejorar Ethernet. Esto ha dado lugar a grandes incrementos del ancho de banda, mejora de la interoperabilidad y disminución del tiempo de puesta en marcha. Gracias a TSN, el estándar de Ethernet se ampliará para soportar la transferencia determinista de los datos medidos en decenas de microsegundos y la sincronización temporal entre nodos medida en decenas de nanosegundos.
  • Coste: Mediante el uso de componentes de la Ethernet estándar, el coste para alcanzar los niveles de sincronización determinista de TSN entre nodos IIoT será mucho más bajo que el debido al uso de cableado específico o de la boutique de variantes de Ethernet.
  • Los escépticos entre ustedes señalarán correctamente que Ethernet en la planta de la fábrica no es nada nuevo y que no hay escasez de protocolos de red y topologías para el control de movimiento, sistemas de seguridad, redes de sensores y comunicación máquina-a-máquina (M2M).

El gran número de este tipo de redes industriales da una idea del tiempo, dinero y complejidad general implicados en la construcción de incluso una máquina inteligente mediana, por no hablar de una fábrica inteligente que abrace plenamente la promesa del IIoT. Al adoptar TSN como el hilo común que une los sistemas industriales, podemos comenzar a diseñar sistemas industriales de manera integral gracias a interfaces consistentes perfectamente sincronizadas a lo largo del tiempo y una validación simplificada a nivel de sistema. Los diseñadores de sistemas en tiempo real distribuidos llaman a esto “componibilidad temporal” y ciertamente no paran con la fábrica inteligente. Imagine que su coche, casa o cualquier otro sistema se compone de nodos computacionales distribuidos. Todos estos sistemas con el tiempo se beneficiarán de Time-Sensitive Networking. Creo que Dolly estaría orgullosa.

 

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