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SETTEMBRE 2018 AUTOMAZIONE OGGI 408 121 tecnologie di trasmissione ad alta velocità anche quando non sa- rebbe strettamente necessario, si può sì evitare che un pacchetto venga spesso ritardato, ma non si può avere la certezzamatematica che ciò non accada. Ritardo massimo garantito Va chiarito che con il termine TSN (Time Sensitive Networking) non si intende una nuova serie di protocolli applicativi o di più alto livello compatibili con Ethernet per supportare in qualche modo le comunicazione realtime, bensì una nuova serie di standard a livello 2 della gerarchia Ethernet (figura 1), che entrano a pieno ti- tolo nella standardizzazione di base. In concreto, ciò significa che la soluzione TSN diventerà una delle caratteristiche di base sup- portate da schede di rete, switch, router e altri apparati, rendendo probabilmente molto più semplice e conveniente la diffusione su larga scala di questa nuova tecnologia. Concreta- mente, lo standard TSN, il cui sviluppo è capita- nato dai comitati Ieee 802, prevede l’adozione di tre nuove aggiunte principali allo standard 802, oltre ad altre complementari, che definiscono (Slide 18 NI): • Il meccanismo per la sincronizzazione tempo- rale (Ieee 802.1AS) • Il meccanismo per coordinare la temporizza- zione e schedulare il traffico (Ieee 802.1 Qbv) • Il meccanismo per configurare il modo semplice e scalabile il sistema (Ieee 802.1 Qcc). Sincronizzazione certa Una delle più importanti conseguenze pratiche positive della definizione dei nuovi standard TSN è che diverrà molto più semplice realizzare sistemi di acquisizione dati distribuiti, anche molto estesi e articolati, dove si potrà garantire l’esecuzione di misure e comandi sincronizzati in modo temporalmente certo. Ad esempio, nei sistemi di collaudo o validazione di impianti com- plessi, è fondamentale che il dato raccolto in più punti sia acquisito nello stesso istante. Una rete TSN sincronizza in modo nativo e au- tomatico gli orologi di tutte le apparecchiature di rete, affinché le marche temporali associate a un dato raccolto o a un comando da eseguire in un certo istante siano assolutamente certe e sincrone. Inoltre, i vari meccanismi di sincronizzazione e configurazione della rete previsti dagli standard TSN permettono di adottare le topo- logie di rete più adatte alla propria applicazione senza particolari vincoli o difficoltà. Una rete per la raccolta dati o il controllo auto- matico distribuito potrà quindi essere organizzata come una lunga serie di dispositivi in cascata (daisy chain), con una topologia ad anello, con una tecnologia a stella o con una topologia ibrida, a seconda delle necessità, ma con l’assoluta certezza che l’orologio di rete garantirà sempre acquisizioni e trasferimenti di dati sincro- nizzati (figure 2, 3, 4 fonte National). La rinascita dei ‘circuiti’ L’altro vantaggio fondamentale offerto dalla tecnologia TSN è quello di poter garantire la trasmissione di flussi di dati critici entro un tempo determinato su una rete Ethernet, indipendentemente dal livello di traffico in quel momento presente. Quello che si vuole ottenere, ad esempio in un sistema di controllo automatico real- time, è che le informazioni necessarie a controllare un processo produttivo, si pensi al comando sincronizzato di motori o ad altre operazioni critiche, non vengano ritardate a causa della presenza in rete di elevato traffico non prioritario, come ad esempio lo stream- ing video di un apparato di videosorveglianza o il download di file gestionali di grandi dimensioni. In pratica, una rete Ethernet TSN garantisce che il traffico critico abbia sempre una corsia preferen- ziale sulla rete in modalità nativa, mentre sarà il traffico non priori- tario a venire eventualmente penalizzato e ritardato. In altre parole, torna d’attualità il concetto caro della tecnologia della telecomu- nicazioni ‘a circuito’ (chiamati ‘stream’ nella terminologia TSN) nell’ambito di una rete come Ethernet, che invece fu progettata originariamente con la logica della commutazione di pacchetto. In una rete Ethernet TSN, le connessioni definite come critiche di- spongono di fatto di canali a circuito con banda e tempo di ritardo massimo garantito. Fig. 3 - Lo standard Ethernet TSN supporta varie topologie di rete: in cascata (A), ad anello (B), a stella (C), oltre a topologie ibride (fonte: National Instruments) Fig. 2 - Le Le tre caratteristiche chiave introdotte nelle reti Ehernet TSN: sincronizzazione temporale, scheduling del traffico, configurazione del sistema (fonte: National Instruments)