Belden / Hirschmann lanzó "Redes sensibles al tiempo para dummies" que le ayudará a actualizarse sobre el estándar de Ethernet.
Si su trabajo con la automatización tiene algo que ver con las redes que conectan los dispositivos y sistemas de sus operaciones de producción, es muy probable que ya haya escuchado acerca de las Redes Sensibles al Tiempo (TSN, por su sigla en inglés). Pero como los dispositivos habilitados para TSN están disponibles sólo recientemente, las probabilidades también son buenas de que todavía no sea un experto en TSN o en sus aplicaciones.
Con tanta información sobre TSN disponible, puede ser difícil saber por dónde empezar. Pero si está buscando comenzar con una buena base en lo básico, una opción sólida es el nuevo libro "Redes Sensibles al Tiempo para Dummies" de Belden / Hirschmann. Publicado en el conocido estilo "... para Dummies", este libro es un texto breve (de 43 páginas) y fácil de leer. Digo "fácil" porque evita meterse demasiado en las malezas técnicas, pero tampoco escatima en los detalles.
También supone que usted tiene una comprensión básica de las redes, es decir, cómo funcionan las redes Ethernet. Si aún no está al tanto de ello, el libro además ofrece sugerencias para leer más.
Un punto importante sobre TSN, planteado temprano en el libro por sus autores, Oliver Kleineberg y Axel Schneider de Hirschmann (proveedor de la marca Belden de tecnología de redes industriales), es la estructura cambiante de las redes de automatización industrial en vista del movimiento hacia una mayor digitalización e Internet industrial de las cosas / Industria 4.0. Este cambio al que me refiero es un movimiento desde la conocida estructura de pirámide de automatización a una estructura de pilares de automatización.
La idea central detrás de este cambio es que, en la estructura de pilares de automatización, el nivel de controlador de la pirámide de automatización desaparece, con algunas funciones de control moviéndose hacia el campo como unidades de control distribuidas (para reacciones rápidas y confiables en aplicaciones como seguridad), mientras que otras pasan al nivel de gestión como unidades de control centralizadas. Estas unidades de control central son PLCs virtuales alojados en una nube de automatización local donde interactúan directamente con los procesos de producción a través de la capa de conectividad que, con la ayuda de TSN, proporciona un rendimiento de alta latencia y baja latencia al mismo tiempo que transporta tráfico de fondo de una manera que no impactará el tráfico crítico del tiempo.
Más allá de su explicación de la estructura de red industrial en evolución y en aspectos específicos de TSN, el libro cubre una serie de cuestiones. Algunos de los temas más destacados abordados incluyen sugerencias para la compra de dispositivos, cómo se manejan las fallas con TSN, la flexibilidad de las arquitecturas de red de TSN y la seguridad.
Al comprar dispositivos habilitados para TSN, el libro aconseja a los compradores que observen cuidadosamente la calidad del tiempo de sincronización del dispositivo. Cuanto más estrecha sea la sincronización, mejor, ya que la sincronización de menor calidad requerirá diseños de red que dejan grandes márgenes de error y, por lo tanto, reducen el rendimiento de TSN.
Los autores señalan que esto es particularmente crítico en los interruptores y dispositivos finales porque no existe un carril de emergencia adicional con Ethernet, solo hay un cable por el que fluye todo el tráfico de datos. Como resultado, las diferentes prioridades de tráfico en la red deben poder acceder al cable en diferentes momentos, de modo que "el tráfico de tiempo crítico experimente un cable Ethernet completamente vacío en el momento exacto en que se envía". Así es como el libro describe esto: Los interruptores abren las puertas de transmisión de las tramas de alta prioridad al mismo tiempo para garantizar que el tráfico de alta prioridad no se interrumpa en el camino. Al mismo tiempo, los dispositivos finales deben saber cuándo se abren las puertas de transmisión en los interruptores para que puedan cronometrar la transmisión de tramas de alta prioridad en consecuencia.
En cuanto a cómo TSN maneja las fallas, los autores señalan que la redundancia máxima mantiene la operación continua en una red TSN en caso de una falla, tal como con los requisitos de seguridad funcional. De acuerdo con el libro, TSN puede usar Redundancia Máxima de Alta Disponibilidad (HSR), Parallel Redundancy Protocol (PRP) o IEEE 802.1CB-2017 (parte de la norma TSN que funciona de manera similar a HSR y PRP) para brindar un manejo adecuado de las fallas. Usando cualquiera de los métodos, "cada vez que se envía un marco de misión crítica, se duplica y se enruta en al menos dos rutas redundantes. Cuando los tramos duplicados llegan a su destino, uno es aceptado y el otro es eliminado ", dicen los autores.
Al darse cuenta de que las necesidades de redes probablemente cambien con el tiempo, los autores explican por qué, con TSN, no es necesario establecerse definitivamente en una arquitectura centralizada o descentralizada desde el principio. Se puede combinar los modelos. Por ejemplo, el TSN centralizado puede funcionar bien en una parte de su red, mientras que el TSN descentralizado puede funcionar mejor en otra. Estos dos modelos de TSN se pueden combinar según sea necesario dentro de su red. Otra opción es crear un modelo híbrido combinando partes de los modelos centralizados y descentralizados. En este modo híbrido, los dispositivos finales solo necesitan soportar un protocolo de configuración. Un beneficio adicional del modo híbrido es que el usuario todavía tendrá una vista centralizada de la red general.
Como todo lo relacionado con Ethernet, la ciberseguridad es una gran preocupación para los usuarios que buscan en TSN. El libro señala que los mecanismos de ciberseguridad no están incluidos en TSN porque la seguridad está "fuera del alcance de Ethernet básico". Los autores agregan que los aspectos de sincronización de tiempo de TSN presentan una nueva situación de ataque que no estaba presente antes con Ethernet básico. Además, una preocupación con la resolución de problemas de ciberseguridad de TSN es que muchos mecanismos de seguridad de la red pueden introducir latencia e inestabilidad adicionales en la red, lo que puede ser inaceptable para TSN. A pesar de que no existe una solución rápida y fácil para la ciberseguridad de TSN, hay métodos disponibles para tratar estos problemas. Los dos métodos detallados en el libro son segmentar el tráfico con zonas y conductos, y filtrar y vigilar el tráfico por transmisión.
Si desea obtener más información sobre los conceptos básicos de TSN, el libro se puede descargar de forma gratuita en: www.belden.com/resources/knowledge/ebooks/time-sensitive-networking-for-dummies-lp
