Redes Inalámbricas Industriales
Enviado por edgarsym • 8 de Julio de 2020 • Informes • 3.146 Palabras (13 Páginas) • 107 Visitas
Yamberla Morán Edgar Ramiro
eryamberlam@utn.edu.ec
Universidad Técnica del Norte
Ibarra-Ecuador
Redes Inalámbricas Industriales
Abstract— Abstract— The purpose of this article is to analyze, study and evaluate different existing articles of wireless industrial networks as the first topic, we will also analyze physical communication systems focused on sensors and actuators; the different types of communication protocols will be shown, such as wireless networks IEEE802.15.4, WirelessHART, ISA100.11a, OFMD, HARQ, WIA-PA, ICNS, TDMA, LoraWAN, as well as their evolution process, how it has progressed and future applications that are currently found as those that will be mentioned: schemes, simulation or prototype. Several experimental proposals to improve the reliability and security of wireless networks that are applied in the Industries will also be detailed.
Keywords— Protocols; AN(access points); FN(field nodes).
Resumen— El presente artículo tiene la finalidad de analizar, estudiar y evaluar distintos artículos existentes de redes industriales inalámbricas como primer tema, también se analizara sobre los sistemas físicos de comunicación enfocadas a sensores y actuadores; se mostrarán los diferentes tipos de protocolos de comunicación como redes inalámbricas IEEE802.15.4, WirelessHART, ISA100.11a, OFMD, HARQ, WIA-PA, ICNS, TDMA, LoraWAN, así como sus proceso de evolución, de cómo ha ido avanzando y las futuras aplicaciones que se encuentran en la actualidad como los que se mencionará: esquemas, simulación o prototipo. También se detallará varias propuestas experimentales para mejorar la fiabilidad y seguridad de redes inalámbricas que se aplican en la Industrias.
Palabras clave—Protocolos, AP(punto de acceso), FN(nodos de campo),
Introducción
Hoy en día la industria 4.0 más conocida como la nueva revolución industrial, uso de una serie de tecnologías para realizar procesos como: diseñar, controlar y mejorar la red de automatización y proceso de fabricación, ya que permite una producción eficiente y garantizada. [1]
Los avances tecnológicos de comunicación inalámbricos están invadiendo toda una gran variedad de aplicaciones en el campo de comunicación industrial ya que día a día se van implementando muchos procesos con un fin de minimizar costos y tiempo en cualquier proceso de producción masiva y por ende es necesario implementar comunicaciones inalámbricas con un fin de reducir espacios que ocupan los cableados para cada dispositivo.
En la actualidad la tecnología inalámbrica en las industrias tiene la ventaja de reducir el costo de cableado, instalación y mantenimiento, con un inconveniente que es la de baja potencia, también os da un rango corto alcance y aplicaciones de comunicación de baja velocidad, lo que provoca que todavía no pueda ser aplicada eficientemente para reemplazar la comunicación por cables. [2]
Todos los métodos tienen la finalidad de mejorar o reemplazar los diferentes sistemas de comunicación inalámbricos, en la actualidad existen diferentes protocolos ya establecidos en la industria como IEEE802.15.4, la IEC62591(WirelessHART) y la IEC62743(ISA100.11a) y derivados.
MARCO TEÓRICO
LoraWAN
Esta tecnología busca ser un sustituto de los protocolos WirelessHART y el ISA100.11a, utilizando una arquitectura similar a la de las redes celulares, donde varias estaciones base alojan paquetes reenviadores, proporcionando un enlace punto a punto en los nodos.
La complejidad de este sistema se traslada al administrador centralizado que regula el comportamiento de cada nodo, que es simple y de bajo costo. El gerente comprueba constantemente el estado de la red completa (recopilando informes de salud de los nodos) y programa las comunicaciones con el objetivo de evitar o al menos limitar las contenciones. [1]
OFDM
Los objetivos en el diseño del protocolo Cognitivo eran crear un protocolo que puede superar el problema de la interferencia y la escasez de espectro que surge cuando se opera en bandas sin licencia.
Como resultado de este trabajo se obtuvo Cognitiva, un protocolo inalámbrico para redes inalámbricas industriales que pueden aprovechar los espacios en blanco de televisión para una menor interferencia y una mayor fiabilidad. [3]
El AP (punto de acceso) realiza la detección de interferencia al principio de cada período de programación y elige un canal disponible a partir de C canales descontinuados, el ancho de banda de cada canal es B y tienen Q subbandas, luego, dos AP diferentes son transmitidos de forma adaptativa para compartir información diferente según las situaciones de interferencia, los FN(nodos de campo) comienzan la transmisión de datos de acuerdo con la información de asignación de bloques de recursos. [4]
D-MHR
La tecnología inalámbrica como WirelessHART y ISA100.11ª [1], hacen que sea difícil volver a unirse a la red en caso de fallo de alimentación. La sobrecarga de la comunicación y el retardo para hacer frente al entorno dinámico de una red industrial son muy altas para un dispositivo I/O. [5]
Para evitar este problema se propone el esquema D-MHRs que consiste en una red en malla conformada por routers y dentro de cada malla están los dispositivos I/O en red tipo estrella como se detalla en la fig. 2.
[pic 1]
Fig. 2. Esquema D-MHR [5]
Los routers dividen sus recursos de comunicación y los reservan para permitir la comunicación futura con dispositivos I/O y los routers vecinos.
IWLAN
Un IWN se basa en facilitar las comunicaciones inalámbricas a una industria. El tamaño de IWN varía de una red de gran tamaño de interconexión, entidades inteligentes como máquinas, sensores, actuadores a una red de tamaño pequeño / medio como Red Inalámbrica Industria de Área Local (WLAN).
Se propone un método panel de control para ofrecer una entrega garantizada de los paquetes de control antes de la fecha límite en IWLANs.
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