실용적 고려사항 - 디지털 커뮤니케이션

실제 프로세스의 모니터링 및 제어가 종종 정해진 시간에 신속하게 이루어져야 하는 산업 제어 네트워크에 대한 주요 고려 사항은 노드 간에 보장되는 최대 통신 시간입니다.

디지털 네트워크로 원자로 냉각재 밸브의 위치를 ​​제어하는 ​​경우 밸브의 네트워크 노드가 적시에 제어 컴퓨터로부터 적절한 위치 신호를 수신하도록 보장할 수 있어야 합니다. 그렇지 않으면 매우 나쁜 일이 발생할 수 있습니다!

네트워크가 데이터 "처리량"을 보장하는 능력을 결정론이라고 합니다. 결정적 네트워크는 노드에서 노드로의 데이터 전송에 대해 최대 시간 지연이 보장되지만 비결정적 네트워크는 그렇지 않습니다. 비결정적 네트워크의 대표적인 예로는 노드가 임의의 시간 지연 회로에 의존하여 충돌 후 재설정하고 전송을 재시도하는 이더넷이 있습니다.

노드의 데이터 전송은 반복된 충돌 후 긴 일련의 재설정 및 재시도에서 무기한 지연될 수 있으므로 해당 데이터가 네트워크로 전송된다는 보장은 없습니다. 그러나 현실적으로 가능성은 천문학적으로 너무 커서 부하가 적은 네트워크에서는 거의 실질적인 문제가 되지 않는 그런 일이 발생할 수 있습니다.

특히 산업용 제어 네트워크의 경우 또 다른 중요한 고려 사항은 네트워크 내결함성입니다. 즉, 특정 네트워크의 신호, 토폴로지 및/또는 프로토콜이 오류에 얼마나 취약합니까? 우리는 이미 토폴로지를 둘러싼 몇 가지 문제에 대해 간략하게 논의했지만 프로토콜은 안정성에 많은 영향을 미칩니다. 예를 들어, 마스터/슬레이브 네트워크는 극도로 결정적이지만(중요한 제어에 좋은 것) 모든 것을 계속 유지하기 위해 마스터 노드에 전적으로 의존합니다(일반적으로 중요한 제어에 대한 나쁜 것). 어떤 이유로든 마스터 노드가 실패하면 다른 노드는 데이터를 전혀 전송할 수 없습니다. 할당된 시간 슬롯 권한을 받지 못하기 때문이며 전체 시스템이 실패합니다.

유사한 문제가 토큰 전달 시스템을 둘러싸고 있습니다. 토큰을 보유하고 있는 노드가 다음 노드로 토큰을 전달하기 전에 실패하면 어떻게 됩니까? 일부 토큰 전달 시스템은 네트워크가 너무 오랫동안 침묵하는 경우 몇 개의 지정된 노드가 새 토큰을 생성하도록 하여 이러한 가능성을 해결합니다.

이것은 토큰을 보유한 노드가 죽으면 잘 작동하지만 케이블 연결이 해제되어 네트워크의 일부가 자동 상태가 되면 문제가 발생합니다. 침묵하는 네트워크 부분은 잠시 후 자체 토큰을 생성하고 기본적으로 통신을 유지하기 위해 각각 전달되는 하나의 토큰이 있는 두 개의 소규모 네트워크입니다.

그러나 해당 케이블 연결이 다시 연결되면 문제가 발생합니다. 두 개의 분할된 네트워크가 다시 하나로 연결되고 이제 두 개의 토큰이 한 네트워크 주위로 전달되어 노드의 전송이 충돌하게 됩니다!

모든 애플리케이션에 "완벽한 네트워크"는 없습니다. 엔지니어와 기술자의 임무는 응용 프로그램을 알고 사용 가능한 네트워크 작동을 아는 것입니다. 그래야만 효율적인 시스템 설계 및 유지 관리가 현실화될 수 있습니다.