Wireless Sensor Networking per lo IIoT

L’Industrial Internet of Things (IIoT) è un fenomeno con chiari driver di business e un ROI convincente. Si tratta però di  applicazioni business-critical, che necessitano di un wireless sensor networking (WSN) capace di soddisfare un elevato livello di intelligenza, sicurezza e funzionamento per molti anni. Questi severi requisiti possono essere soddisfatti con gli standard di rete mesh esistenti ed emergenti, che saranno elementi chiave nell’ aiutare i clienti a trasformare le loro attività e servizi nell’era IoT industriale

L’Internet of Thing legato all’industria ha necessità di connettività e sensoristica peculiari. Le esigenze di networking dei dispositivi e delle applicazioni industriali, infatti, si differenziano dall’ambito consumer per diversi fattori, primi fra tutti l’affidabilità e la sicurezza.

L’avvento di processori e sensori  a bassa potenza e di i reti wireless intelligenti accoppiati ai “big data analytics” ha dato vita a un interesse  crescente per l’Internet of Things industriale (IIoT).

La combinazione di queste tecnologie, infatti, permette l’utilizzo di sensori ovunque ci siano informazioni e dati preziosi da raccogliere.

Affidabilità e sicurezza in primo piano

A differenza delle applicazioni consumer, dove il costo è spessoconsiderato  il fattore più importante, le applicazioni industriali tipicamente,  devono garantire, prima di tutto, affidabilità e sicurezza. Un principio generale da garantire quando si progetta una rete affidabile è per esempio la ridondanza in cui i meccanismi di failover problemi consentono ai sistemi di ripristinare la linea senza perdita di dati.  In una rete di sensori wireless, ci sono due possibilità per sfruttare questa ridondanza La prima è il concetto di ridondanza spaziale, in cui ogni nodo wireless ha almeno altri due nodi con cui può comunicare e uno schema di routing che consente il trasferimento dei dati a uno dei nodi, raggiungendo la destinazione finale prevista. Il secondo livello di ridondanza può essere ottenuto utilizzando più canali disponibili nello spettro RF.

Una rete wireless industriale spesso deve funzionare per molti anni e nel corso della sua durata sarà soggetta a sfide e a requisiti di trasmissione dati molto differenti fra di loro.

E’ per questo che non si può prescindere da un software intelligente per la  gestione della rete in grado di ottimizzare dinamicamente la topologia della rete, monitorando continuamente la qualità del collegamento per massimizzare il throughput nonostante interferenze o modifiche all’ambiente RF.

La sicurezza è l’altro attributo fondamentale per le wireless-sensor-networking-sensorireti di sensori wireless per lìindustrial. All’interno di un sistema WSN (Wireless Sensor Networking) è necessario che siano raggiunti alcuni obiettivi fondamentali:

  • Riservatezza: i dati trasportati nella rete non possono essere letti da nessuno tranne dal destinatario previsto.
  • Integrità: qualsiasi messaggio deve corrispondere  esattamente al messaggio che è stato inviato, senza aggiunte, cancellazioni o modifiche del contenuto.
  • Autenticità: un messaggio che afferma di provenire da una determinata fonte proviene effettivamente, da tale fonte.

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Una gestione che non necessita di esperti

L’intelligenza incorporata nella WSN industriale deve garantire  facilità d’utilizzo possibilità di gestione delle transizione da parte del personale esistente. Le reti dovrebbero auto configurarsi rapidamente in modo che l’installatore possa lasciare il sito con una rete stabile, evitare interruzioni del servizio e capaci di autoripararsi quando le connessioni sono deboli o perse, eseguire autonomamente report e diagnosticare quando si verificano interruzioni del servizio ed evitare interventi costosi in loco

Per garantire implementazioni flessibili ed economicamente convenienti, ogni nodo in un WSN industriale dovrebbe essere in grado di funzionare a batterie per almeno cinque anni, in quanto offre agli utenti la massima flessibilità nella copertura per le applicazioni IoT industriali.

L’importanza del fattore tempo

Le reti di monitoraggio e controllo industriali sono business critical. Sono alla base dei sistemi che influiscono sul costo di base della produzione di beni e la tempestività dei dati è essenziale.

Le reti industriali devono funzionare ininterrottamente per molti anni, ma a prescindere da quanto sia solida una rete, possono ancora verificarsi problemi. La qualità di una rete che funziona bene durante l’installazione può essere influenzata da una serie di fattori ambientali durante la sua vita operativa.  Per  questo motivo, avvisi precoci e appropriati a tali problemi sono un aspetto importante di qualsiasi rete industriale e la capacità di diagnosticare e risolvere rapidamente i problemi è fondamentale per la qualità del servizio.

Come minimo, un sistema di gestione della rete wireless industriale dovrebbe dare immediata visone su:

  • Qualità del collegamento wireless, misurata in potenza del segnale (RSSI).
  • Percentuale di successo del pacchetto end-to-end.
  • Qualità della mesh, evidenziando nodi che non dispongono di percorsi alternativi sufficienti per mantenere una rete affidabile.
  • Stato del nodo e durata della batteria (ove applicabile).

Nelle migliori implementazioni industriali, le reti intelligenti risolveranno eventuali problemi reindirizzando automaticamente i dati su percorsi alternativi, aggiornando continuamente la topologia della rete per massimizzare la connettività

Le cose intelligenti meritano reti intelligenti

Vi è una notevole attenzione a mettere sempre più intelligenza nelle cose, ma questo non è l’unico posto in cui è necessaria l’intelligenza. Le reti di IoT industriali dovrebbero impiegare nodi finali intelligenti e funzionalità di gestione della rete e della sicurezza che rispecchino il meglio che l’IT e l’OT aziendali hanno da offrire. Le reti dovrebbero essere altamente configurabili per adattarsi a specifiche esigenze applicative. Considerati i bassi requisiti di potenza per ottenere una lunga durata della batteria, è necessario utilizzare l’auto-conoscenza della disponibilità di alimentazione di rete e un routing intelligente per massimizzare il consumo energetico in tutta la rete. Inoltre, la rete dovrebbe adattarsi automaticamente ai cambiamenti nell’ambiente RF che potrebbero favorire un cambiamento dinamico nella topologia.

SmartMesh Network Manager di Analog Devices non fornisce solo l’ottimizzazione della sicurezza, della gestione e del routing della rete, ma consente anche agli utenti di riprogrammare i nodi via etere, se necessario, fornendo un percorso di aggiornamento per le funzionalità future in base alle esigenze dei clienti.

Abstract da un articolo di Joy Weiss, Vice President, IoT Security & Solutions, Analog Devices, Ross Yu, Product Marketing Manager, SmartMesh® Products, Analog Devices

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