Tendencias de las redes industriales inalámbricas
Enviado por Stalin Roman • 25 de Mayo de 2019 • Ensayos • 3.591 Palabras (15 Páginas) • 114 Visitas
Angamarca Ipial Cristian Geovanny
Universidad Técnica del Norte
Facultad de Ingeniería en Ciencias Aplicadas
Carrera de Ingeniería en Mecatrónica
Ibarra-Ecuador
cgangamarcai@utn.edu.ec
Tendencias de las redes industriales inalámbricas
Abstract— The present article has as purpose to analyze, study and compare different existing articles of wireless industrial networks; The different communication protocols shown as wireless networks IEEE802.15.4, WirelessHARD, ISA100.11a, OFMD, HARQ, WIA-PA, ICNS, TDMA, LoraWAN, as well as their advances, and future applications that are currently schemes, simulation or prototype. This document will discuss several experimental proposals to improve the reliability and security of industrial wireless networks.
Keywords— Protocols; AN(access points); FN(field nodes).
Resumen— El presente artículo tiene como fin analizar, estudiar y comparar distintos artículos existentes de redes industriales inalámbricas; se podrán mostrar los diferentes protocolos de comunicación como redes inalámbricas IEEE802.15.4, WirelessHARD, ISA100.11a, OFMD, HARQ, WIA-PA, ICNS, TDMA, LoraWAN, así como sus avances, y futuras aplicaciones que se encuentran en la actualidad como esquemas, simulación o prototipo. En este documento se hablará de varias propuestas experimentales para mejorar la fiabilidad y seguridad de redes industriales inalámbricas.
Palabras clave—Protocolos, AP(punto de acceso), FN(nodos de campo),
Introducción
Las tecnologías inalámbricas combinadas con la computación avanzada están cambiando las comunicaciones industriales. Las redes inalámbricas industriales pueden mejorar la supervisión y el control de todo el sistema al explotar conjuntamente los paradigmas de comunicación masiva y de computación distribuida. [15]
La industria 4.0 conocida como la nueva revolución industrial, es el uso de una serie de tecnologías para diseñar, controlar y mejorar la red de automatización y el proceso de fabricación, lo que permite una producción más eficiente. [1]
El término industria 4.0 se refiere a un nuevo modelo de organización, es habitual referirse a este concepto con términos como “Fábrica Inteligente” o "Internet industrial". En definitiva, se trata de la aplicación a la industria del modelo "Internet de las cosas" [3]
Las tecnologías de comunicación inalámbrica están invadiendo una gran variedad de aplicaciones en el campo de comunicación industrial.
Actualmente la tecnología inalámbrica industrial tiene como ventaja reducir el costo de cableado, instalación y mantenimiento, pero, es de baja potencia, de corto alcance y aplicaciones de comunicación de baja velocidad, lo que causa que todavía no pueda ser aplicada eficientemente para suplantar la comunicación por cables. [2]
Los métodos buscan mejorar o reemplazar los diferentes sistemas de comunicación inalámbricos, 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]
WirelessHart
WirelessHART es un estándar industrial abierto, desarrollado para los requisitos especiales de la comunicación inalámbrica en el nivel de campo de la industria de procesos. Cumple íntegramente todos los requisitos específicos de fiabilidad, seguridad, rentabilidad y facilidad de manejo.
En esta categoría se han desarrollado varias tecnologías que han ayudado a mejorar este estándar tanto en el tema de sensores como en el tema de actuadores, a la vez se ha buscado que los procesos anclados a WirelessHART sean más seguros y rápidos.
Las acciones de control son proporcionadas por un accionador de válvula de control que se manipula a través del PLC. El PLC y la puerta de enlace WirelessHART son administrados por un servidor OPC que proporciona un medio de comunicación. [16]
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]
La propuesta Cognitiva-OFDM IWN es una red en estrella y consta de un AP y muchos FN (). Ver fig. 1
[pic 1]
Fig.1. Red Estrella [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. [3]
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. [4]
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.
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