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MAGGIO 2025 FIELDBUS & NETWORKS 11 della tempistica di trasmissione, con conseguente perdita di QoS (Quality of Service). Ovviamente, esistono sistemi hard realtime con deadline periodiche ‘lente’, come anche sistemi veloci ma privi di ogni garanzia di realtime. Per applicazioni critiche nell’ambito dell’automazione, per le quali l’hard realtime è essenziale, lo standard Ethernet originale appare ‘veloce ma inaffidabile’, a causa della natura stocastica dei tempi di trasmissione dei dati e della relativa variabilità delle deadline, dove latenza e jitter sono influenzati da fat- tori quali la scelta di percorsi di instradamento mutevoli, la risoluzione delle collisioni durante la trasmissione mediante l’eliminazione del pacchetto e la sua ritrasmissione dopo intervalli variabili, e scelte progettuali con obiettivi diversi dal realtime. Per ottenere un realtime ‘hard’, occorre dunque modificare il protocollo di co- municazione Ethernet con estensioni a livello TCP/IP, oppure specializzando il protocollo Ethernet preservandone la compatibilità con lo standard, o con modifiche all’infrastruttura fisica, per esempio mediante clock e switch pro- gettati ad hoc. In termini di limitazioni, il primo tipo di soluzione sacrifica fortemente le prestazioni in termini di velocità ed è quindi indicato per ap- plicazioni sostanzialmente ‘lente’, che si accontentano di un realtime soft, ovvero con tempi di ciclo di decine o centinaia di millisecondi. Le soluzioni che richiedono hardware specifico possono ottenere prestazioni molto più elevate, sacrificando però la possibilità di usare infrastrutture standard già esistenti e limitando l’interoperabilità. La scelta di quale sistema scegliere è fortemente legata alla tipologia di applicazione. Un’altra variabile da considerare riguarda poi la capacità di supportare un elevato flusso di dati (data rate): con l’aumento della complessità degli ap- parati industriali è necessario gestire un numero crescente di dispositivi e sensori, che raccolgono una mole considerevoli di dati, i quali, a loro volta, devono essere trasmessi ai sistemi superiori per essere elaborati e divenire informazioni utili. Tutto questo richiede l’impiego di protocolli di comunica- zione capaci di gestire ampi volumi di dati e con ampia capacità di banda. Una comunicazione in tempo reale Parliamo di protocolli Ethernet realtime quando ci riferiamo a soluzioni di rete che presentano caratteristiche tali da renderli adatti ad applicazioni in- dustriali che richiedono una comunicazione deterministica in tempo reale. Nello specifico, questi standard: • sono progettati per garantire tempi di risposta molto brevi, essenziali per il controllo dei processi industriali in tempo reale (rapidità di risposta); • forniscono un comportamento prevedibile nella trasmissione dei dati, ri- ducendo la latenza e il jitter, il che è cruciale per applicazioni di controllo critiche (determinismo); • sono dotati di meccanismi che garantiscono che i messaggi più impor- tanti siano trasmessi con priorità, assicurando che i dati critici arrivino in tempo (prioritizzazione); • si basano su standard Ethernet, il che facilita l’integrazione con har- dware e software esistenti (facilità di integrazione); • supportano l’aggiunta di nuovi dispositivi e nodi alla rete senza compro- mettere le prestazioni (scalabilità); • supportano diverse topologie di rete (stella, anello, bus), il che aumenta la libertà di progettazione della rete (flessibilità); • sono progettati per operare in ambienti industriali difficili, con capacità di tolleranza agli errori e recupero (robustezza e affidabilità); • supportano la comunicazione tra dispositivi di diversi produttori, aumen- tando la compatibilità e la versatilità del sistema (interoperabilità) • oltre ai dati di controllo in tempo reale, possono trasmettere informa- zioni diagnostiche per monitorare lo stato dei dispositivi e dei processi (diagnostica di rete); • in alcuni casi, includono misure di sicurezza atte a proteggere i dati tra- smessi da accessi non autorizzati e attacchi informatici (sicurezza). uso, si può intervenire sul processo, variandolo per evitare un eccessivo abbassamento della qualità del prodotto finito. Il controllo puntuale delle macchine, la supervisione dei processi, la gestione delle risorse, sia in ter- mini di personale che di materia prima, dipendono dalla tempestività della comunicazione. Fin qui abbiamo parlato di velocità, ma il concetto di realtime va oltre, ed è legato alla precisione con la quale si rispettano le tempistiche di tra- smissione: si parla di determinismo. In questo senso, esistono tre livelli di realtime, ‘hard’, ‘firm’ e ‘soft’, in ordine decrescente in base all’affidabilità Foto Shutterstock