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Los estándares de Time-Sensitive Networking (TSN) para la industria 4.0 y el IIoT

¿Qué es exactamente el Time-Sensitive Network? Te explicamos como TSN puede comunicarse y controlar datos de industria 4.0 en tiempo real sin apenas retrasos

Los estándares de Time-Sensitive Networking (TSN) para la industria 4.0 y el IIoT

A pesar de que difieren en muchos aspectos y características, los protocolos de redes para la industria 4.0 existentes en la actualidad, prácticamente son versiones actualizadas de los buses de campo que los precedieron. Pero desde que apareció el Time-Sensisitve Networking se abrieron muchas posibilidades de tener estándares y protocolos basados en Ethernet.

Además de que recientemente la plataforma Time-Senistive Networking dejó de ser un simple concepto para convertirse gradualmente en una forma de comunicación industrial basada en Ethernet con el beneficio de que también es un estándar IEEE.

¿Qué es exactamente el Time-Sensitive Network?

El Time-Sensitive Network es un conjunto de estándares de Ethernet que permite sincronización de datos a baja latencia a través de redes 802. Por lo que el Time-Sensitive Network posee mecanismos para crear, distribuir, sincronizar y operar sistemas en tiempo real a diferencia del Ethernet tradicional. Los sistemas diseñados para trabajar con Time-Sensitive Network pueden comunicarse y controlar datos de industria 4.0 en tiempo real sin apenas retrasos.

Gracias al Time-Sensitive Network, el Ethernet estándar puede beneficiarse de:

- Baja latencia del mensaje garantizada a través del uso de redes conmutadas.

- El tráfico crítico y no crítico puede converger en una misma red.

- Los protocolos de capa superior pueden compartir infraestructura de red.

- El control en tiempo real puede extenderse fuera del área de operaciones.

- Los subsistemas se pueden integrar más fácilmente a la red.

- Los componentes se pueden agregar sin alteraciones o modificaciones en la red o el equipo.

- Las fallas de red pueden diagnosticarse y repararse más rápido.

En ese sentido, las razones de mayor peso para implementar Time-Sensitive Networking dentro de la comunicación de redes industriales son las siguientes:

- El Time-Sensitive Networking aborda directamente los tópicos que se relacionan con la determinación del Ethernet, aclarando dudas que se han generado desde la implementación de las redes industriales.

- Se gana mucho en términos de inter operatividad, ya que a través de una plataforma basada en Ethernet, todos los equipos pertenecientes a la red industrial no presentan retrasos, por lo que se cuenta con una comunicación estandarizada en tiempo real.

- Actualmente la gran mayoría de los proveedores de automatización soportan Time-Sensitive Networking sin importar que tengan protocolos propietarios.

Antes de que el Time-Sensitive Networking existiera, si se deseaba obtener una comunicación estandarizada en tiempo real dentro de la Ethernet, se debía recurrir a plataformas cuyos protocolos eran cerrados, ya que dichas plataformas solo eran compatibles dentro del nivel 1 del modelo OSI y en funciones básicas de comunicación. Por lo que cuando se necesitasen de mecanismos más específicos referentes a la comunicación en tiempo real, se notaba una gran diferencia entre los distintos protocolos.

Aunque no lo parezca, el Time-Sensitive Networking es de gran utilidad al momento de implementar soluciones de Internet Industrial de las Cosas (IIoT), ya que la capacidad de unir y hacer coexistir transmisiones estándar de datos con tráfico de control crítico en el tiempo en la red y sin impactos negativos para la misma es uno de los grandes obstáculos en la implementación de iniciativas de Internet Industrial de las Cosas (IIoT).

4 cosas de hay que saber sobre el Time-Sensitive Networking

1. Cumple la meta de tener redes Ethernet industriales estandarizadas y en tiempo real.

Sabemos que la Ethernet es muy apreciada por su gran ancho de banda, inter operabilidad y bajo costo de mantenimiento y soporte técnico, no ha sido capaz de cumplir con los niveles de determinismo del bus de campo en materia de distribución de paquete y tiempo hasta la fecha. Es por ello que la capacidad de proporcionar tiempo de manera garantizada es un factor clave para muchas aplicaciones que dependen de la comunicación estandarizada en tiempo real.

A principios de la década pasada, los esfuerzos para crear redes industriales en tiempo real fueron en vano, debido a que muchas industrias se encontraban centrada con un proveedor de tecnología en particular que dividieron el mercado debido a que las soluciones que ofrecían eran incompatibles. Pero a principios de esta década, comenzó a surgir el Time-Sensitive Networking que comenzó a contribuir de manera significativa a los estándares industriales de Ethernet.

2. El Time-Sensitive Networking de la actualidad es compatible con el del futuro.

El Time-Sensitive Networking no se trata de una única tecnología aplicada, sino deun collage de muchas tecnologías diferentes con múltiples aplicaciones. Por lo que la actual Time-Sensitive Networking cuya parte más importante denominada “IEEE 802.1Qbv” será 100% compatible con cualquier otra especificación que surja en el futuro mejorando el tráfico programado.

La mejor parte de todo esto es que tanto los usuarios industriales como los proveedores de dispositivos no tienen por que esperar a que se lancen todas las partes que conformen el estándar, por lo que se va liberando, se va utilizando de inmediato y la funcionalidad adicional se va agregando más adelante sin interferir con las especificaciones iniciales. Por lo que el proceso de estandarización IEEE 802.1 asegura que cada nueva modificación se integre a la perfección en el Time-Sensitive Networking actual.

3. El Time-Sensitive Networking asegura la inter operatividad.

El Time-Sensitive Networking posee mecanismos especialmente diseñados para permitir la coexistencia entre la comunicación en tiempo real y la comunicación que no se realiza en tiempo real dentro de la misma red teniendo tolerancia a fallas y reserva de ancho de banda, mejorando notablemente la Ethernet básica de la comunicación de redes industriales.

La estandarización de IEEE 802 dentro del Time-Sensitive Networking da como resultado una masiva inter operatividad entre proveedores unido al gran avance en materia de fabricación de chips de silicio, permiten una amplia funcionalidad que va más allá de los mercados de Ethernet industriales.

4. El Time-Sensitive Networking es una tecnología base para el Internet industrial de las Cosas (IIoT).

El Time-Sensitive Networking ya se ha convertido en una de las tecnologías claves para el Internet industrial de las cosas (IIoT) y para la industria 4.0, ya que combina las capas más bajas de comunicación de Time-Senstivie Networking con las capas más altas de comunicación con los estándares de arquitecturas unificadas (OPC UA), resultando en una arquitectura abierta que puede conectarse en red incluso en procesos de producción más exigentes sin inconvenientes.

Desde pequeñas aplicaciones de control de movimientos hasta complejas redes de automatización inteligente que conectan fábricas enteras, el Time-Sensitive Networking es una tecnología base que une y controla todo facilitando la aplicación del Internet industrial de las Cosas (IIoT) y de la industria 4.0.

Relación entre el Time-Sensitive Networking y el Internet industrial de las Cosas (IIoT)

Lamentablemente dentro de la Ethernet actual la posibilidad de garantizar la correcta y oportuna llegada de los datos se encuentra con dos principales inconvenientes que son la velocidad y el orden en el que se reciben los paquetes de datos.

Es por esa razón que el Time-Sensitive Networking se enfrenta a estos problemas ofreciendo una transmisión de paquetes de datos sincronizada y determinista con baja latencia. Por lo que las empresas que se dedican a elaborar productos para el Internet industrial de las Cosas (IIoT) valoran mucho las características fundamentales del Time-Sensitive Networking a la hora de realizar transmisión de datos dentro de las industrias y aplicaciones desarrolladas.

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