INTRODUZIONE

Nel primo articolo ho iniziato a descrivere che cos’è l’Industria 4.0, dando rilevanza, oltre a tutti gli aspetti che copre questa nuova rivoluzione industriale, alla comunicazione. Infatti tutte le branchie che copre l’Industria 4.0, senza una interconnessione tra sistemi, quindi comunicazione, l’Industria 4.0 e tutto quello che comporta non è possibile.

Abbiamo bisogno di raccogliere i dati dai vari dispositivi o macchine in modo da analizzarli e prevedere il loro comportamento. Senza una comunicazione, stabile ed affidabile, questo non è possibile.

In questo articolo e nei prossimi, inizierò un’analisi di come i sistemi elettronici comunicano, su che basi si poggia la comunicazione digitale di oggi. Farò una breve storia per introdurre come sono nati i protocolli e gli standard di comunicazione. La comunicazione di oggi parte e si basa sul sistema ISO/OSI, ma prima di inoltrarci nello studio di questo sistema, andiamo a vedere, come i sistemi comunicano.

BREVE ED IMPRECISA STORIA DELLA COMUNICAZIONE

Questa non vuole essere una storia dettagliata della comunicazione, ma solo una breve introduzione.

La comunicazione è sempre stata alla base dello sviluppo della nostra civiltà. All’inizio la comunicazione era solo verbale, poi si è iniziato a fissarla su pietra, con i disegni rupestri del neolitico

poi su tavolette di cera ed iniziano anche la prime la comunicazioni a distanza con i segnali di fumo o di fuoco e con tamburi

successivamente è stato scoperto il telegrafo, il codice morse, il telefono, e dalla scoperta del telefono possiamo dire che è nata la comunicazione moderna, con la trasmissione di voce, immagini, musica e video.

COMUNICAZIONE TRA CALCOLATORI_[1]

Parlando di industria 4.0 parliamo di comunicazione tra dispositivi elettronici. I dispositivi elettronici comunicano principalmente con due tipi di connessioni, parallele e seriali. Nelle comunicazioni parallele il livello fisico sono costituite da un numero di linee o fili, pari al numero di bit necessari a formare l’informazione da trasmettere, su ogni linea un bit. Nelle comunicazioni seriali il livello fisico è costituito da una sola linea ed i bit che formano l’informazione sono inviati in sequenza. Entrambe queste comunicazioni hanno bisogno di una sincronizzazione in modo che il ricevitore riesca a riconoscere le informazioni che riceve.

Le comunicazioni parallele per il momento le lasciamo da parte e forse le riprenderemo più avanti in modo più dettagliato, qui proseguiremo con le comunicazioni seriali in quanto tutte le comunicazioni sono di tipo seriale. Le comunicazioni seriali sono meno dispendiose rispetto alle parallele in quanto occupano meno spazio sia a livello circuitale sia a livello di ingombro e quindi le infrastrutture per supportale tale tecnologia hanno ingombri minori.

Le connessioni seriali si dividono in due gruppi, trasmissioni sincrone e trasmissioni asincrone. Le trasmissioni asincrone sono caratterizzate da una linea mantenuta a livello logico 1, finché non sono trasmessi i dati. Prima di ogni insieme di dati la linea è portata a livello logico 0 per un periodo di tempo corrispondente ad un bit, ciò segnala al ricevitore l’inizio di un trasferimento dati e permette la sincronizzazione tra sorgente e destinatario. La durata del bit è nota (sia al trasmettitore, sia al ricevitore) in quanto è definita una velocità di trasmissione. Alla fine del messaggio la linea è portata a livello logico 1 per un periodo di tempo pari ad un certo numero di bit.

Le trasmissioni sincrone, la sincronizzazione è data da un segnale di clock insito nel pacchetto di dati, che è captato da un circuito apposito denominato circuito di aggancio di fase. Questa tecnica è la più efficiente e più adatta alle alte velocità.

Per la trasmissione dati esistono varie codifiche, tutte creata a semplificare i circuiti di codifica e decodifica, e le più famose o meglio quelle che si sono diffuse maggiormente sono:

– codifica bipolare o NRZ-L: il livello logico zero è il livello di tensione alto e viceversa

– codifica NRZI: il livello logico 1 corrisponde ad una transizione della tensione, mentre lo zero corrisponde a nessuna transizione

– codifica Manchester: la transizione della tensione avviene all’interno dell’intervallo di tempo del bit: 1 fronte di salita, 0 fronte di discesa

– codifica Manchester differenziale: si ha la transizione al centro dell’intervallo di tempo del bit. Lo 0 corrisponde a questa transizione, mentre l’uno è assente questa transizione

Caratteristiche e problematiche fondamentali delle reti_[2]

Ciò che caratterizza una rete sono i seguenti attributi

TOPOLOGIA con topologia si intende il modo in cui sono connesse le varie stazioni o nodi presenti nella rete

RETI A COMMUTAZIONE DI CIRCUITO E A COMMUTAZIONE DI PACCHETTO il collegamento tra due o più nodi può essere fatto in due modi, solitamente:

– le reti a commutazione di circuito, nelle quali è stabilito un canale fisico di comunicazione attraverso la rete, tra mittente e destinatario

– le reti a commutazione di pacchetto, nelle quali i messaggi sono spezzettati in pacchetti e trasmessi attraverso la rete, fino al destinatario

CONTROLLO DELL’ACCESSO AL CANALE TRASMISSIVO nelle reti a commutazione di circuito è necessario prevedere meccanismi che consentano ad ogni utenti di richiedere un collegamento al partner desiderato. Mentre per le reti a commutazione di pacchetto in cui tutti gli utenti sono collegati ad un unico canale trasmissivo, si pone il problema di volta in volta quale degli utenti abbia il diritto all’uso del canale e di dirimere eventuali conflitti.

INSTRADAMENTO DEI MESSAGGI nelle reti a commutazione di pacchetto c’è il problema di stabilire il cammino dei pacchetti all’interno della rete.

INTERCONNESSIONE TRA RETI DIVERSE per risolvere questa problematica ci si deve appoggiare ad ulteriori dispositivi che prendono un nome diverso a seconda del numero di livelli ISO/OSI che implementano.

CONCLUSIONI

Fino a questo punto abbiamo solo fatto una panoramica dei vari metodi per creare una rete di calcolatori. Una panoramica necessaria per poter introdurre i prossimi articoli che andranno ad analizzare più in dettaglio il modello ISO/OSI e la rete internet, che tutti conosciamo. Questo è stato necessario perché nell’industria ci sono molti metodi o protocolli di comunicazione, proprietari e non, per questo abbiamo bisogno di capire come interfacciare le varie reti e prelevare o scambiare i dati che ci servono. Dato che l’industria 4.0 è un’innovazione che da la possibilità alla condivisione ed elaborazione dei dati, è necessario capire come nascono queste architetture di rete per poterle connettere tra di loro. In questo ci aiuta il modello ISO/OSI, che inizieremo a vedere nei prossimi articoli.

BIBLIOGRAFIA – SITOGRAFIA

• [1] Manuale dell’ingegnere – Nuovo Colombo 84° edizione – Terzo volume – Sezione N – Pagina 181
• [2] Manuale dell’ingegnere – Nuovo Colombo 84° edizione – Terzo volume – Sezione N – Pagina 186

REVISIONI

• 13 APRILE 2020 Pubblicazione