John Deere chce w ciągu najbliższych lat przejść od modelu, w którym 70% komunikacji w jego produkcyjnej infrastrukturze odbywa się przez przewodowe sieci Ethernet i 30% przez Wi-Fi, do poziomu, w którym 80% stanowić będą sieci mobilne (docelowo 5G), przy 10 procentach Wi-Fi i takim samym udziale sieci typu Ethernet.
Pojęcie „sieci prywatnej” jest specjalistom dobrze znane. Ruch sieciowy w typowej konfiguracji, np. sieci domowej, odbywa się przez węzeł, którym jest router lub inne urządzenie połączone z globalną siecią i to router stanowi w tym układzie rozgraniczenie. Adresy prywatne są często postrzegane jako zwiększające bezpieczeństwo sieci wewnętrznej, ponieważ korzystanie z adresów prywatnych utrudnia zewnętrznemu hostowi zainicjowanie połączenia z systemem wewnętrznym. Nowością ostatnich lat są sieci prywatne komórkowe, które wdraża m.in. John Deere. Oparte są na innych rozwiązaniach niż sieci przewodowe.
W ciągu ostatnich lat, wraz z rozwojem technologii Internetu Rzeczy (IoT) i rosnącym zapotrzebowaniem na elastyczność i większą wydajność, nastąpiły znaczące zmiany w sposobach wymiany danych w przemyśle. Do znanych wcześniej, rozpowszechnionych standardów, takich jak sieci polowe (np. Modbus) dochodzą nowe podejścia i techniki, które zyskują coraz większą popularność. Są to przede wszystkim sieci ethernetowe – przykładowo Profinet, EtherNet/IP oraz EtherCAT.
Stworzony jeszcze w latach siedemdziesiątych XX wieku przez firmę Modicon protokół Modbus zyskał popularność dzięki prostocie i łatwości implementacji. W ostatnich latach wprowadzono ulepszenia, takie jak Modbus TCP/IP, które integruje tradycyjne urządzenia z nowoczesnymi systemami opartymi na protokole IP. Profinet, jako standard komunikacji oparty na Ethernecie, oferuje dużą prędkość transmisji danych oraz możliwość komunikacji w czasie rzeczywistym. Nowe wersje Profinet wprowadzają mechanizmy automatycznej konfiguracji oraz diagnostyki. EtherNet/IP (EtherNet Industrial Protocol), jako otwarty standard, jest szeroko stosowany w różnych aplikacjach automatyki przemysłowej, a nowe implementacje EtherNet/IP skupiają się na poprawie bezpieczeństwa sieci oraz integracji z systemami chmurowymi. To tylko niektóre z sieci w ostatnich latach szybko popularyzujących się w przemyśle i wypierających poprzednie standardy polowe.
W świat starszych, dobrze specjalistom znanych koncepcji, wpływają, jak widać, nowe nurty rozwiązań, takie jak integracja komunikacji przemysłowej z IoT, co pozwala zbierać dane z różnych urządzeń i przesyłać je do chmury. Dzięki temu przedsiębiorstwa mogą analizować dane w czasie rzeczywistym, a to umożliwia szybsze podejmowanie decyzji. Dochodzi do tego wirtualizacja, dzięki której przedsiębiorstwa mogą tworzyć wirtualne środowiska do testowania i wdrażania nowych rozwiązań bez potrzeby dużych inwestycji w infrastrukturę.
W kontekście rosnącego zapotrzebowania na komunikację w czasie rzeczywistym zwiększa się znaczenie nowych protokołów, takich jak TSN (Time-Sensitive Networking – standard rozwijany przez IEEE) w procesach wymagających precyzyjnego zarządzania czasem, czyli np. w robotyce czy automatyce procesowej. Inne stosunkowo nowe standardy to m.in. OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture), służący do wymiany danych między czujnikami a aplikacjami w chmurze, oraz IO-Link – standard komunikacji umożliwiający diagnostykę i konfigurację inteligentnych czujników, a także urządzeń peryferyjnych.
Bazą dla rewolucji w dziedzinie przemysłowego IoT, wirtualizacji i przetwarzania w czasie rzeczywistym ma być piąta generacja komunikacji mobilnej, znana również jako 5G lub 5G NR (New Radio), która jest następczynią 4G LTE. Nie dotyczy to, ma się rozumieć, aplikacji krytycznych, z uwagi na podatność sieci radiowych na ataki elektroniczne. Do najważniejszych obietnic 5G należy zwielokrotniona prędkość transferu danych i znacznie mniejsze opóźnienia. Obecnie 5G wykorzystuje przeważnie te same technologie co 4G LTE i może korzystać z tych samych pasm częstotliwości. Dodatkowo 5G używa lub ma używać dwóch nowych pasm częstotliwości – 700 MHz (694–790 MHz) oraz 3,6 GHz (3,4–3,8 GHz), i w końcu również tzw. fal milimetrowych, w paśmie 26 GHz, co daje najwyższe z obiecywanych w 5G szybkości transferu danych, rzędu gigabitów na sekundę.
Biorąc pod uwagę realia, czyli brak dostępności sieci 5G o obiecywanych najwyższych parametrach w większości miejsc, wspomniany na początku koncern John Deere przyznaje, że większość jego tworzonych obecnie sieci prywatnych bazuje (na razie) na LTE a nie na 5G. Ale ma być lepiej. I szybciej.
Anzelm Zawrzykraj
