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Autore: Mouser Electronics
Informatica ai margini dell’IIoT con le soluzioni di prodotti TE Connectivity
Mentre l’Industrial Internet of Things (IIoT) continua ad evolversi ed espandersi, l’enorme quantità di dati raccolti, organizzati e analizzati dai data center e nel cloud continua a moltiplicarsi. Si prevede che la quantità totale di dati condivisi in tutto il mondo sarà più che raddoppiata nei prossimi tre anni1. L’elaborazione di una tale quantità di dati richiede larghezza di banda e potenza di elaborazione significative e può creare blocchi e rallentamenti nel calcolo. L’”Edge computing” mira ad alleggerire parte del carico sul sistema di elaborazione centrale eseguendo semplici operazioni su dispositivi intelligenti o nodi gateway di rete, riducendo così la latenza e liberando larghezza di banda preziosa per calcoli più complessi. L’edge computing è attualmente implementato in una varietà di casi d’uso e settori, tra cui:
- Sanità: robot chirurgici che richiedono una latenza inferiore per prendere decisioni e aggiustamenti in tempo reale e dispositivi medici indossabili intelligenti come cardiofrequenzimetri e misuratori di pressione sanguigna
- Vendita al dettaglio e produzione: gestione dell’inventario e della catena di fornitura con tracker RFID e sensori intelligenti
- Media: analisi video in tempo reale per migliorare la moderazione dei contenuti e funzionalità di gioco avanzate riducendo la latenza e la memorizzazione nella cache dei contenuti più vicino all’edge per un accesso più rapido
- Trasporti: i veicoli autonomi con capacità di guida autonoma utilizzano l’informatica all’avanguardia per reagire al traffico e alle condizioni meteorologiche nel modo più rapido ed efficiente possibile
- Agricoltura: gli agricoltori implementano sensori intelligenti sulle loro colture per monitorare i livelli di idratazione e nutrizione e aiutare a prevedere quando le condizioni meteorologiche potrebbero accelerare un raccolto anticipato
Lo spostamento della logica e dell’archiviazione dei dati all’edge crea problemi di privacy, quindi una rete di dispositivi connessi in modalità wireless richiede una crittografia potente per garantire che i dati trasmessi e ricevuti all’edge siano sicuri e protetti. L’edge computing, tuttavia, può ridurre il rischio di perdita o furto di dati riducendo innanzitutto la quantità di dati trasmessi al cloud. Il vantaggio principale dell’edge computing è la distribuzione della responsabilità: in altre parole, più mani significano meno lavoro. La riduzione della latenza e l’aumento della larghezza di banda possono portare a tempi di risposta e trasmissione più rapidi, fattori critici in alcune applicazioni.
Le condizioni ai margini dell’IIoT possono essere impegnative per dispositivi intelligenti e gateway e nodi intelligenti. I sensori e gli attuatori possono essere esposti a calore estremo, umidità variabile, vibrazioni intense e intermittenti e interferenze elettromagnetiche che possono danneggiare i dispositivi e influire negativamente sulla trasmissione dei dati. I dispositivi intelligenti all’avanguardia in determinati settori o contesti produttivi devono essere robusti e affidabili in ambienti fisici difficili, come i sensori acustici e di temperatura progettati per migliorare la manutenzione preventiva su robot industriali o macchinari pesanti. Anche le dimensioni e il fattore di forma possono essere fattori critici poiché lo spazio fisico è prezioso in molte applicazioni IIoT e i dispositivi edge dotati di processori potrebbero essere più grandi dei loro predecessori più basilari. In alcune implementazioni, ingegneri e gestori di strutture potrebbero dover valutare i relativi pro e contro di gateway più grandi con maggiore capacità di elaborazione rispetto a dispositivi più piccoli che esercitano maggiore pressione sulla trasmissione e sull’elaborazione dei dati nel cloud. Un altro fattore da considerare è quanta potenza di calcolo è necessaria per soddisfare le esigenze di un’applicazione e come allocare la responsabilità poiché i data center sono sottoposti a un carico sempre maggiore. Di conseguenza, stanno aumentando la densità di elaborazione, ma la tensione può creare problemi di latenza significativi. Affidare le responsabilità di archiviazione dei dati ai dispositivi periferici libera larghezza di banda per la trasmissione da e verso il data center e migliora il tempo di risposta complessivo del sistema.
Soluzioni
TE Connectivity offre una varietà di soluzioni di prodotto progettate per aiutare a ottimizzare le applicazioni di edge computing. Circa la metà di tutte le connessioni Internet nel mondo avvengono tra macchine senza utenti umani alle due estremità. Rendere tali connessioni il più robuste, sicure e affidabili possibile è fondamentale per garantire comunicazioni e operazioni sicure ed efficienti, in particolare le connessioni che devono essere mantenute in condizioni difficili. I connettori COM (computer-on-module) impilabili ad altezza libera da 0,5 mm da 16 GT/s di TE possono fornire una velocità di trasferimento fino a 16 GT/s e presentano un nuovo design dei contatti che migliora l’integrità del segnale. La configurazione di accoppiamento verticale consente ai progettisti di adattare i propri progetti alle limitazioni di spazio fisico con cui stanno lavorando. I connettori COM di TE possono essere trovati in qualsiasi cosa, dalla progettazione aerospaziale alle apparecchiature mediche, ai macchinari industriali, ai moduli COM e altro ancora.
Allo stesso modo, i pin e le prese di alimentazione sottili ICCON di TE consentono la scalabilità nei progetti pur essendo disponibili in un fattore di forma piccolo e discreto per risparmiare spazio fisico. Con una capacità di corrente di 35 A per contatto, i pin di alimentazione ICCON sono una soluzione ottimale per switch, server o dispositivi di archiviazione dati. I pin e gli zoccoli stessi possono essere facilmente installati o rimossi senza attrezzi e possono ospitare processi di riflusso pin-in-paste.
Conclusione
Affinché l’IIoT continui a crescere ed evolversi, gli sviluppatori dovranno utilizzare ogni arma a loro disposizione per abbassare la latenza e ridurre l’utilizzo della larghezza di banda nei vari casi d’uso e applicazioni. Lo spostamento di parte del carico computazionale da un sistema di elaborazione centrale ai dispositivi periferici può raggiungere questo obiettivo, ma non senza creare nuovi potenziali problemi. L’affidabilità in condizioni ambientali difficili come calore estremo o vibrazioni è fondamentale, soprattutto con COM o dispositivi edge con processori integrati. Anche la sicurezza della rete è una delle principali preoccupazioni, soprattutto quando vengono utilizzati più protocolli wireless insieme; la crittografia solida e la sicurezza della rete sono vitali. Tenendo conto di questi fattori, l’edge computing può diventare il segreto per sbloccare il potenziale operativo dell’IIoT. Man mano che i data center diventano sempre più grandi e densi, l’elaborazione dei dati all’edge potrebbe essere la risposta per mantenere le reti funzionanti senza intoppi.
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