L’essor de la technologie IIoT

Si le concept de l’Internet des objets (IdO) existe depuis un certain temps, l’IdO industriel (IIoT) a suscité beaucoup d’attention ces derniers temps en raison de sa croissance rapide et de la promesse d’une optimisation des opérations, de la productivité et de l’efficacité dans les environnements industriels. Et maintenant qu’il existe davantage de moyens de connecter les dispositifs IIoT, le marché mondial de l’IIoT devrait atteindre près de 1 000 milliards de dollars d’ici 2025.

IoT vs. IIoT

Si l’IIoT est techniquement une sous-catégorie du concept plus large de l’IdO, il concerne principalement les dispositifs numériques tels que les compteurs, les capteurs, les actionneurs et les contrôleurs utilisés dans les environnements industriels, créant ainsi la base de l’automatisation via une technologie intelligente souvent appelée Industrie 4.0.

Du point de vue de la mise en réseau, les appareils IIoT sont généralement associés à des réseaux de technologie opérationnelle (OT) qui traitent des données de surveillance, de contrôle et de supervision orientées vers les machines via Ethernet industriel. En revanche, l’IdO est devenu synonyme d’appareils commerciaux et grand public associés à des réseaux de technologies de l’information (TI) qui traitent principalement des données orientées vers les entreprises et les consommateurs via Ethernet commercial. Si les réseaux IT et OT convergent en termes de partage de données pour optimiser les processus industriels, il subsiste quelques différences fondamentales entre la façon dont les appareils IoT et IIoT communiquent, la quantité de bande passante dont ils ont besoin et les composants qu’ils utilisent.

Alors que les appareils IoT et IIoT utilisent des trames Ethernet pour envoyer des paquets de données vers et depuis des appareils en réseau, les appareils IIoT nécessitent une mise en réseau sensible au temps (TSN). Contrairement à l’Ethernet commercial qui ne peut pas déterminer le temps nécessaire pour qu’un paquet donné arrive à destination en raison de la détection des collisions (c’est-à-dire l’attente pour transmettre des données alors qu’un autre appareil tente également de transmettre), la communication entre les appareils industriels ne peut pas avoir le moindre retard et nécessite des mécanismes de priorisation et de synchronisation temporelle via des protocoles Ethernet industriels spécifiques.

Contrairement à de nombreux appareils IoT qui nécessitent des débits de 1 Gb/s ou plus pour transmettre de grandes quantités de données comme la vidéo haute définition, la majorité des appareils IIoT sont à bas débit et ne nécessitent que des débits inférieurs à 100 Mb/s. De nombreuses applications Ethernet industrielles utilisent également des topologies de bus où plusieurs appareils partagent une liaison commune, contrairement à l’Ethernet commercial qui est presque toujours configuré dans une topologie en étoile où chaque appareil a sa propre liaison. En outre, les appareils industriels nécessitent souvent des liaisons plus longues pour traverser efficacement les vastes espaces de fabrication jusqu’aux sites distants.

Il est également important de noter que les composants utilisés pour connecter les appareils IIoT doivent souvent être protégés contre les facteurs environnementaux difficiles tels que les forces mécaniques (par exemple, l’écrasement et les vibrations), la pénétration de liquides et de poussières, les problèmes chimiques ou climatiques (par exemple, la température et les solvants corrosifs) et les interférences électromagnétiques (EMI). C’est pourquoi de nombreuses connexions d’appareils IIoT nécessitent des câbles et une connectivité durcis.

De nouvelles façons de se connecter

La technologie IIoT est stimulée en partie par des applications émergentes qui offriront des avantages significatifs par rapport aux protocoles de communication de bus de terrain traditionnels utilisés historiquement pour les dispositifs industriels trouvés dans les systèmes de contrôle et d’automatisation. De nombreux systèmes de bus de terrain traditionnels fonctionnent sur une large gamme de supports avec des longueurs et des interfaces de connecteurs variables, qui sont souvent propriétaires et non interopérables. Cette situation a non seulement rendu les déploiements plus coûteux et plus complexes, mais elle a aussi considérablement limité la capacité des dispositifs industriels au niveau des E/S à transmettre et à partager efficacement des informations à travers les réseaux OT et IT.

Les applications Ethernet traditionnelles à 4 paires utilisées dans les entreprises commerciales sont trop coûteuses pour les connexions d’appareils IIoT. C’est pourquoi l’IEEE a développé les normes 802.3cg 10BASE-T1L pour l’Ethernet à paire unique (SPE) qui prend en charge la transmission Ethernet à 10 Mb/s sur un câblage à paire unique équilibré jusqu’à au moins 1 000 mètres, ainsi que l’alimentation en courant continu à l’aide de la norme IEEE 802.3 « Power over Data Lines » (PoDL).

L’émergence de la SPE fournit essentiellement une application de communication de convergence qui répond à la nécessité de prendre en charge les connexions IIoT jusqu’à 10 Mb/s avec un câblage de catégorie non propriétaire, tout en fournissant une plateforme de réseau commune pour la convergence IT/OT.

Une autre application émergente pour la connexion des dispositifs IIoT est le Wi-Fi 6/6E de nouvelle génération, qui offre des taux de transmission de données dans le monde réel supérieurs à 5 Gb/s, une plus longue durée de vie de la batterie de l’appareil, la possibilité de connecter plus d’appareils et une sécurité améliorée qui pourrait permettre de connecter des dispositifs IIoT sans fil. Cela pourrait être extrêmement bénéfique pour la connexion à des capteurs et appareils sans fil situés dans des zones éloignées et difficiles d’accès de l’environnement industriel, ainsi qu’à des appareils IIoT mobiles tels que ceux utilisés pour la gestion des stocks et le suivi et la surveillance des actifs. En fait, un nouveau rapport de Guidehouse Insights, intitulé Wi-Fi 6 and the IIoT, examine comment l’IIoT et l’infrastructure Wi-Fi peuvent être utilisés pour les sites industriels et estime que l’infrastructure Wi-Fi industrielle passera de 1,7 milliard de dollars en 2021 à 6,9 milliards de dollars en 2030, à un taux de croissance annuel composé de 16,8 %. Un résumé exécutif du rapport est disponible ici en téléchargement gratuit sur le site web de Guidehouse Insights.

Avec ses ondes radio à plus haute fréquence qui offrent des vitesses allant jusqu’à 10 Gb/s et une latence réduite, il y a également beaucoup de potentiel pour que le cellulaire 5G se connecte aux appareils IIoT, en particulier ceux utilisés dans les applications de télémétrie distribuée et les applications d’exploitation minière à distance, d’excavation, de réseau intelligent/de sous-station, et les applications ferroviaires et de transport en commun. Alors que le Wi-Fi est idéal pour les appareils IIoT sans fil situés en permanence dans une structure, les systèmes d’antennes distribuées (DAS) peuvent étendre les signaux 5G sur le campus du bâtiment afin de prendre efficacement en charge les communications sans fil transparentes pour les appareils IIoT mobiles qui doivent fonctionner à la fois à l’intérieur et à l’extérieur d’une installation. Prenons l’exemple des capteurs utilisés pour surveiller et suivre les expéditions et la température des nouveaux vaccins COVID-19 qui doivent rester à moins 70 °C pour conserver leur efficacité.

Nous vous couvrons !

Alors que les bâtiments et les usines deviennent plus intelligents et plus efficaces via les technologies IoT et IIoT, et que les réseaux IT et OT continuent de converger, vous avez besoin de la bonne infrastructure en place pour tout prendre en charge. Que vous connectiez des appareils au réseau IT ou au réseau OT, dans des environnements commerciaux ou industriels, Siemon vous couvre avec le bon système basse tension pour prendre en charge les connexions Ethernet filaires SPE et 4 paires directes aux appareils, ainsi que les connexions aux points d’accès Wi-Fi et aux nœuds DAS.

Pour en savoir plus, consultez les ressources suivantes :