Industria 4.0 e SDN – Desafios Parte 4
No post anterior abordamos comunicação M2M, e os desafios do gerenciamento de rede na Indústria 4.0, agora abordaremos o gerenciamento com SDN, e a conclusão dos desafios da Indústria 4.0.
Rede definida por software (SDN) para gerenciamento da rede na Industria 4.0
Muitos pesquisadores têm demonstrado que através da aplicação de rede definida por software (SDN), podemos simplificar drasticamente a configuração de rede e gestão de recursos. No SDN é separado o plano de dados, do plano de controle, fazendo com que os dispositivos de encaminhamento de pacotes simplifique o plano de dados e deixando um programa de software logicamente centralizado para controlar o comportamento de toda a rede. Embora muitas pesquisas anteriores expuseram os potenciais benefícios da aplicação de SDN em redes de computadores para facilitar a evolução das tecnologias de rede, ainda há pouco estudo de como aplicar a SDN para gerenciar a Internet das coisas. No geral, SDN apresenta novas possibilidades de gerenciamento de rede e métodos de configuração.
Com o desenvolvimento da IoT, a tecnologia incorporada baseada no IEEE 802.15.4 fica amplamente utilizada devido às suas vantagens únicas. A interação entre dispositivos da camada de percepção depende de gateways de acesso no momento que não é uma comunicação P2P real. Uma vez que as portas não estão disponíveis, toda a rede irá falhar. Enquanto isso, por causa das diferenças na camada superior da pilha de protocolos, os nós que aplicam a mesma tecnologia de acesso utilizada em uma determinada rede não pode entrar em uma nova rede. Isto conduz a uma limitação rigorosa à possibilidade de gerenciamento de rede. Este problema pode ser resolvido mediante a aplicação do paradigma SDN que prevê que a funcionalidade realizada na rede e as camadas superiores da pilha de protocolos são definidos por meio de software e pode ser facilmente alterada . SDN dissocia o plano de controle do plano de dados na rede IP. Assumindo que todo dispositivo IoT suporta a pilha de protocolo IP e são endereçados com IP.
No funcionamento do SDN podemos abstrair a rede como uma estrutura de dois níveis. Um deles é plano de dados, o outro é o plano de controle. A topologia da rede é gerenciada pelo controlador. Tomamos a abordagem que se assemelha a tabela de roteamento usado em roteadores. Os nós recebem comandos a partir do controlador para atualizar suas tabelas de roteamento para reestruturar novas estruturas de rede. No IoT tradicional, a topologia é fixa, imutável, portanto, se o gateway para de funcionar, as redes não podem continuar a trabalhar, devendo se ajustar. Mas introduzido o SDN, a rede pode se reconfigurar de acordo com a alteração do ambiente. A figura 8 mostra como seria a interação do SDN com aplicações IoT/M2M.
SDN com dispositivos M2M
Muitos dispositivos não suportam o M2M, o gateway precisa de uma função de conversão dos comandos para se adaptar aos seus próprios protocolos de controle.
Podemos ver que, usando SDN em IoT, o controlador pode gerir a rede de forma dinâmica. Os nós também podem implementar a comunicação P2P, e assim não contar com a comunicação dos gateways, promovendo ainda mais o desenvolvimento da Internet das coisas.
Conclusão
IOT – Internet of Things (Internet das Coisas) e o M2M – Machine to Machine (Máquina para Máquina)
A tecnológia por trás da indústria 4.0 além dos sistemas físicos é a IoT e o M2M. A Internet das Coisas, é a conexão lógica de todos os dispositivos e meios relacionados ao ambiente produtivo em questão, os sensores, transmissores, computadores, células de produção, sistema de planejamento produtivo, diretrizes estratégicas da indústria, informações de governo, clima, fornecedores, tudo sendo gravado e analisado em um banco de dados. A ideia de M2M é a interconexão entre células de produção, os sistemas passam a trocar informações entre si, de forma autônoma, tomando decisões de produção, custo, contingencia, segurança, através de um modelo de inteligência artificial, complementado pela IoT.
Para que este sistema funcione, entregando os benefícios acima previstos, novas tecnologias para a Automação Industrial surgiram e muitas delas oriundas do mundo da Tecnologia da Informação, perfazendo a convergência destes dois mundos.
Em uma fabricação tradicional, ambas as linhas montagem de produtos sejam eles simples ou complexos, exigem interação humana para o sucesso. Essas interações incluem o monitoramento de parte dos níveis de estoque, garantindo que as máquinas sejam com a manutenção em dia, e identificar possíveis melhorias no processo. Ao aproveitar a Internet das Coisas (IoT) e utilizando etiquetas e tags de RFID (Identificação por Rádio Frequência) e leitores em ambos os produtos e máquinas, os fabricantes podem permitir habilitar a Indústria 4.0.
Gerenciamento com SDN (Sistemas definidos por Redes
A indústria 4.0 busca comunicação, flexibilidade e auto-gerenciamento, e isso é exatamente que o SDN oferece. Como uma luva o SDN pode ser uma ferramenta essencial para implantação tecnológica da indústria 4.0. O SDN consegue abordar vários desafios da indústria 4.0, desde a capacidade de adaptação que é umas das principais características do SDN até a eficiência energética que pode ser melhorado com a comunicação entre os equipamentos.
Para o perfeito funcionamento da indústria 4.0 será necessária uma rede para interligar todos os equipamentos e produtos. Nada como um rede bem flexível para fazer essa interligação. A flexibilidade e capacidade de se adaptar das redes SDN é um trunfo para os dispositivos inteligentes que a todo momento pode precisar de alguma mudança na produção.
Outro fator que favorece o SDN é que a indústria 4.0 não busca somente a interconexão dos equipamentos entre si, mas conexões mais eficientes, que favoreça a comunicação entre equipamentos e os usuários que os administram. O avanço da indústria 4.0 não necessita de instalação de novos equipamentos, o grande desafio é adaptar novas abordagens existentes na automação dos equipamentos e na produção.
Concluímos assim que a Indústria 4.0 é um novo conceito que em breve será uma realidade, mudando o modo de funcionamento das indústrias de hoje, com base em novas tecnologias para conseguir benefícios e melhores resultados em suas produções.
Referências
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