Consideraciones prácticas - Comunicación digital

Una consideración principal para las redes de control industrial, donde el monitoreo y el control de los procesos de la vida real a menudo deben ocurrir rápidamente y en momentos establecidos, es el tiempo de comunicación máximo garantizado de un nodo a otro.

Si está controlando la posición de la válvula de refrigerante de un reactor nuclear con una red digital, debe poder garantizar que el nodo de red de la válvula recibirá las señales de posicionamiento adecuadas de la computadora de control en los momentos adecuados. ¡Si no, pueden pasar cosas muy malas!

La capacidad de una red para garantizar el "rendimiento" de los datos se denomina determinismo. Una red determinista tiene un retardo de tiempo máximo garantizado para la transferencia de datos de un nodo a otro, mientras que una red no determinista no lo tiene. El ejemplo preeminente de una red no determinista es Ethernet, donde los nodos dependen de circuitos de retardo de tiempo aleatorios para reiniciar y reintentar la transmisión después de una colisión.

Dado que la transmisión de datos de un nodo podría retrasarse indefinidamente debido a una larga serie de reinicios y reintentos después de repetidas colisiones, no hay garantía de que sus datos se envíen alguna vez a la red. Sin embargo, de manera realista, las probabilidades son tan astronómicamente grandes de que tal cosa suceda que es de poca importancia práctica en una red con poca carga.

Otra consideración importante, especialmente para las redes de control industrial, es la tolerancia a fallas de la red:es decir, ¿qué tan susceptible es la señalización, topología y / o protocolo de una red en particular a fallas? Ya hemos discutido brevemente algunos de los problemas relacionados con la topología, pero el protocolo afecta la confiabilidad en la misma medida. Por ejemplo, una red Maestro / Esclavo, aunque es extremadamente determinista (algo bueno para los controles críticos), depende completamente del nodo maestro para mantener todo funcionando (generalmente algo malo para los controles críticos). Si el nodo principal falla por cualquier motivo, ninguno de los otros nodos podrá transmitir ningún dato, porque nunca recibirán los permisos de franja horaria asignados para hacerlo y todo el sistema fallará.

Un problema similar rodea a los sistemas de transferencia de tokens:¿qué sucede si el nodo que contiene el token fallara antes de pasar el token al siguiente nodo? Algunos sistemas de transferencia de tokens abordan esta posibilidad haciendo que algunos nodos designados generen un nuevo token si la red permanece en silencio durante demasiado tiempo.

Esto funciona bien si un nodo que contiene el token muere, pero causa problemas si parte de una red se queda en silencio porque una conexión de cable se deshace:la parte de la red que se queda en silencio genera su propio token después de un tiempo, y esencialmente te quedas con dos redes más pequeñas con un token que se pasa alrededor de cada una de ellas para mantener la comunicación.

Sin embargo, se producen problemas si esa conexión de cable se vuelve a enchufar:esas dos redes segmentadas se vuelven a unir en una, y ahora hay dos tokens que se pasan por una red, lo que provoca que las transmisiones de los nodos colisionen.

No existe una "red perfecta" para todas las aplicaciones. La tarea del ingeniero y técnico es conocer la aplicación y conocer el funcionamiento de la red o redes disponibles. Solo entonces se podrá hacer realidad el diseño y el mantenimiento eficientes del sistema.