Nesnelerin İnterneti, yalnızca büyük ölçekli izleme ve veri toplama sağlamakla kalmıyor – aynı zamanda Makineden Makineye (M2M) iletişim aracılığıyla akıllı, otomatik sistemlerin de önünü açıyor. Bu makalede, IoT’deki M2M iletişimi için zaman duyarlı ağların kullanımını tartışacağız; ne olduğu, sağladığı faydalar ve TSN’yi etkili bir şekilde destekleyebilecek donanımlara kadar.
M2M İletişimine Giriş
M2M iletişimi, elektronik cihazlar arasında doğrudan bir iletişim biçimidir ve genellikle farklı, bağımsız endüstriyel sistemlerin insan müdahalesi olmadan daha uyumlu bir şekilde çalışmasını sağlamak için kullanılır. Bu, makinelerin giderek yaygınlaşan IoT bağlantılılığından yararlanarak daha uyumlu ve etkili bir şekilde birlikte çalışabileceği çeşitli uygulamalara olanak tanır.
Örneğin, M2M iletişimi, daha önce ayrı olan sistemlerin birbirleriyle iletişim kurabilmesi sayesinde endüstriyel otomasyonu daha büyük bir ölçekte mümkün kılmaktadır. Ayrıca, endüstriyel güvenliği artırmaya yardımcı olabilir; bu, güvenlik önlemleri uygulayarak ve işletim prosedürlerini zorlayarak sağlanır.
Elbette, bu yeni fırsatlar kendi zorluklarını da beraberinde getiriyor. Etkili bir M2M iletişimi sağlamak için dikkate alınması gereken önemli bir faktör zamanlamadır. Cihazlar ne zaman gelen iletişimleri beklemelidir? İletişim zincirindeki sonraki cihazların verileri işlemek için ne kadar zamana ihtiyacı olmalıdır? Cihazların zamanında iletişim almasını nasıl sağlarız?
Zamanında iletişimlerin yanı sıra, IoT ağlarının da küçük cihazlar ile büyük sunucular arasında iletişimleri desteklemek için esneklik ve ölçeklenebilirliğe sahip olması gerekir. Neyse ki, işte bu noktada Zaman Duyarlı Ağlar devreye giriyor.
Zaman Duyarlı Ağ Nedir?
Zaman Duyarlı Ağ (TSN), Ethernet için tasarlanmış bir dizi IEEE 802 standardıdır ve tasarım itibarıyla belirleyici olmayı amaçlar. Bu, zaman duyarlı uygulamaları desteklemesini sağlar ve hassas zaman senkronizasyonu, veri teslim zaman çizelgeleri ve trafik planlaması gibi özellikler sunar.
Belirleyici olmak ne anlama geliyor? Ağ iletişiminde, belirleyicilik, iletişimde veri alışverişinin tanımlı bir gecikme ile gerçekleşmesi anlamına gelir. Ethernet, yıllar içinde daha hızlı hızlar ve daha büyük bant genişlikleri sunmak için hızlı ilerlemeler kaydetmiş olsa da, “en iyi çaba” ilkesine dayanır; bu, öngörülemeyen koşulların, yüksek hassasiyet ve koordinasyon gerektiren endüstriyel uygulamalar için zararlı olabilecek gecikme artışlarına neden olabileceği anlamına gelir.
TSN, OSI Modeli‘nin 2. katmanında çalışır ve Ethernet iletişimlerinde belirleyiciliği sağlamak için spesifikasyonlar ekler. Zamanla ek standartlar eklenebilir veya uyarlanabilir, mevcut Ethernet TSN standartları arasında şunlar bulunmaktadır:
- IEEE 802.1AS – Genel Hassas Zaman Protokolü
- IEEE 802.1Qbv – Zaman Bilinçli Şekillendirici
- IEEE 802.1Qav – Kredi Tabanlı Şekillendirici
- IEEE 802.1Qbu – Çerçeve Önceliği
Zaman Duyarlı Ağların Faydaları
TSN, başlangıçta Ethernet iletişimindeki güvenilirliği artırmak ve gecikmeleri azaltmak için zaman sınırlı gecikme ile geliştirilmiştir. Ancak, TSN aynı zamanda birkaç ana fayda ekleyerek diğer sorunları çözmeyi de amaçlamaktadır, bunlar arasında:
- Verilerin Güvenli ve Güvenilir İletimi – Çeşitli hesaplama bileşenleri arasında hassas zamanlama ve iletişim
- Birleşik Ağlar – Altyapılar arasında koordine edilmiş ağ trafiği, işletme maliyetlerini tasarruf ettirir
- Sistem Yapılandırması ve İşletiminde Basitlik – Cihazları yazılım tanımlı ağ (SDN) aracılığıyla kolayca dağıtma
- Açık Ekosistem – Farklı donanım ve cihazlar arasında birlikte çalışabilirlik ile şeffaf ve erişilebilir geliştirme
- Geleceğe Dönük – Zamanla uyum sağlayabilen ve 400Gbps’ye kadar destek sunan
Bu nedenle, TSN kullanmak, yalnızca endüstriyel sistemlerde güvenilir, düşük gecikmeli M2M iletişimleri gerçekleştirmenizi sağlamakla kalmaz, aynı zamanda verimli geliştirme ve gelecekteki ölçeklenebilirlik için iletişim arayüzlerini standartlaştırmanıza da yardımcı olur. Bu, IoT uygulamalarınızı güvenle inşa edebileceğiniz güvenilir bir omurga oluşturur; bu, endüstrilerde operasyon kritik senaryolar için de geçerlidir!
TSN’den Hangi Uygulamalar Yararlanır?
İşte zaman duyarlı ağlardan yararlanabilecek bazı uygulamalar.
Dağıtık İzleme
Özellikle IoT’de, birçok ölçüm uygulaması birden fazla girişten veya hatta cihazdan gelen sensör okumalarını birleştirir. Doğru analiz için, bu sensör okumalarının her birinin aynı anda alınması önemlidir; bu da uygulamaya zaman duyarlılığı getirir. Örneğin, bir binanın yapısal bütünlüğünü test etmek, konu etrafında dağıtılmış gerilme ölçerlerden birden fazla okuma gerektirebilir. Benzer şekilde, akışlar veya titreşimler gibi makine sağlığı metriklerinin doğru analiz ve etkili önleyici veya tahmine dayalı bakım için farklı sensörlerden zaman senkronize edilmesi gerekir.
Makine Kontrolü
Endüstriyel kontrol sistemleri, bir yanıt üretmek için sensörlerden veya insan girdilerinden gelen bilgileri gerçek zamanlı olarak işlemek zorundadır – gecikme ne kadar düşükse, sonuçta ortaya çıkan eylem o kadar etkili olacaktır. Özellikle, etkili bir kontrol sistemi elde etmek için kontrollü ve dolayısıyla öngörülebilir ağ gecikmelerine sahip olmak önemlidir.
Otomotiv Araçları
Görmediğimiz halde, araçlarımız önemli işlevler sunmak için birbirine bağlı bileşenlerle donatılmıştır; bunlar arasında baş üstü ekranlar, yardımcı frenleme ve hatta otonom sürüş bulunmaktadır. Sürücülere doğru gerçek zamanlı bilgi sağlamak ve dinamik yol koşullarına etkili bir şekilde yanıt vermek için birçok üretici, araç bileşenleri arasında veri paketlerinin zamanında iletimini sağlamak için TSN Ethernet kullanmaktadır.
Medya Ağı
IoT’ye yönelik olmasa da, medya ağı, yani akış hizmetleri, içeriği kayıplar veya video ya da sesin bozulması olmadan düzgün bir şekilde iletmek için katı zamanlama gerektirir. Bazı diğer medya uygulamaları, çoklu çıktılar arasındaki parazitleri azaltmak için önceden tanımlanmış faz farkları ile sesi sunmak amacıyla öngörülebilir gecikmeleri kullanır.
TSN’yi Intel Zaman Koordineli Hesaplama ile Tamamlayın
Intel’in Zaman Koordineli Hesaplama (Intel TCC), zaman duyarlı, yüksek derecede koordine edilmiş uygulamalar için entegre bir çözüm olarak tasarlanmıştır. Intel TCC destekli donanım, donanım saatleri arasında zaman senkronizasyonu ve zamanında iç veri paketleri iletimi gibi özellikler sunar ve ayrıca TSN standartlarında çalışan Ethernet denetleyicileri ile sistemler arası iletişim için uyumludur.
Intel Zaman Senkronizasyonu ile yazılım tabanlı senkronizasyona ve işletim sistemi ile ilişkili olumsuz etkilere olan ihtiyacı ortadan kaldırabilirsiniz. Ayrıca, CPU, PCIe, ağ, ses vb. gibi aynı sistemdeki çeşitli bileşenlerde bulunan saatleri kolayca koordine edebilirsiniz.
Intel Zamanında Teslimat ile verilerin bir bileşenden diğerine zamanında iletilmesini sağlayabilirsiniz. Bu, gerçek zamanlı uygulamalar için kritik kaynakları (örneğin, CPU önbelleği) tahsis ederek veya PCIe trafiği gibi G/Ç’yi önceliklendirerek yapılabilir.
Özetlemek gerekirse, Intel Zaman Koordineli Hesaplama’nın faydaları şunlardır:
- Hesaplama düğümü içinde güvenilir en kötü durum yürütme süresi (WCET) G/Ç’sini sağlamak.
- Pazar süresini hızlandırmak ve basit ayarlamalarla toplam sahip olma maliyetini azaltmak.
- Intel Atom® x6000E Serisi işlemcilerden Intel® TCC ile bir sonraki nesile kolayca ölçeklenebilirlik.
- Zaman kritik ve zaman kısıtlı olmayan uygulamaları konsolide donanım üzerinde birleştirerek verimliliği maksimize etmek.
Gerçek zamanlı hesaplamada gecikmelerin daha iyi yönetilmesinin yanı sıra, Intel’in Gerçek Zamanlı ürünler paketi, gerçek zamanlı, düşük gecikmeli hesaplama için optimize edilmiş hesaplama platformları da sunmaktadır. Bu platformlar, zaman duyarlı uygulamalar için donanım hazır olan en son 11. Nesil Tiger Lake UP3 işlemcilerinin sürümlerini içermektedir ve entegre TSN uyumlu Ethernet port(ları) ile birlikte gelir.
Ayrıca, Intel Edge Kontrolleri gibi yazılım araçlarından yararlanabilirsiniz. Bu araçlar, gerçek zamanlı hesaplamayı, standart tabanlı bağlantıyı, güvenliği, sanallaştırmayı ve BT yönetim araçlarını entegre ederek endüstriyel kontrol sistemlerini dönüştürmeye yardımcı olabilir.
Intel ayrıca, kullanıcıların Intel işlemcilerinin gerçek zamanlı yeteneklerinden en iyi şekilde yararlanmalarına yardımcı olmak için API’ler, yardımcı programlar, örnek uygulamalar, belgeler ve daha fazlasını içeren Intel Zaman Koordineli Hesaplama Araçları (Intel TCC Araçları) platformunu piyasaya sürmektedir. Ayrıca, işlemci ayarları için gerçek zamanlı yapılandırma ve optimizasyonlar ile geliştirmeyi kolaylaştırmak için sorun giderme ve hata ayıklama araçlarını da içermektedir!
reServer’ı Tanıtıyoruz
Zaman duyarlı uygulamalar için güçlü, sağlam ve güvenilir bir kenar çözümü mü arıyorsunuz? reServer, hem kenar hem de bulut bilişim senaryolarında kullanılabilen kompakt ve güçlü bir sunucudur. Yüksek performanslı sürümler, gerçek zamanlı hesaplama için Intel Zaman Koordineli Hesaplama ile entegrasyon sayesinde optimize edilmiş en son Intel Core vPro 11. Nesil i5 ve i7 işlemcileri ile güçlendirilmiştir. Bu, endüstriyel sınıf uygulamalar için düşük gecikmeli olarak kullanılabileceği anlamına gelir; bu makalede tartıştığımız tüm avantajlarla birlikte!
Bununla birlikte, reServer, iki yüksek hızlı 2.5-Gigabit Ethernet portu ve 5G LoRaWAN, BLE ve WiFi ile hibrit bağlantı dahil olmak üzere çeşitli ağ bağlantı yetenekleri ile birlikte gelir – ayrıca entegre soğutma ve 3.5” SATA sabit disk sürücülerini iç montaj için çift SATA III konektörleri de mevcuttur. Gerçekten de güçlü kenar bilişim uygulamaları için tam bir çözümdür.
Ürün Özellikleri
- CPU: En son 11. Nesil Intel® Core™ i3 CPU, 4.10GHz (Temel) hızında çalışıyor
- Grafik: Intel UHD Graphics Xe G4 48EUs, 1.25 GHz hızında çalışıyor
- Zengin Aygıtlar: Çift 2.5-Gigabit Ethernet, USB 3.0 Type-A, USB 2.0 Type-A, HDMI ve DP çıkışı
- 5G, LoRa, BLE ve WiFi dahil hibrit bağlantı (5G ve LoRa için ek modüller gereklidir)
- 3.5” SATA sabit disk sürücüleri için yeterli iç muhafaza depolama alanına sahip çift SATA III 6.0 Gbps veri konektörleri
- SSD’ler veya 4G ve 5G modülleri ile genişletilebilirlik için M.2 B-Key/ M-Key/ E-Key
- Kompakt sunucu tasarımı, toplam boyut 124mm*132mm*233mm
- Harika ısı dağılımı için büyük VC ısı emici ile sessiz soğutma fanı
- İç bileşenlere kolay erişim ile kolay kurulum, yükseltme ve bakım
reServer hakkında daha fazla bilgi için Seeed Online Store‘ı ziyaret edin!
Sonuç
Bu makaleye IoT’deki M2M iletişimini tartışarak başladık ve veri alışverişindeki sınırsız gecikmelerin zorluklarını ele aldık. Sonuç olarak, TSN Ethernet hızla endüstriyel bir standart haline geliyor ve yalnızca zaman sınırlı düşük gecikme sunmakla kalmıyor, aynı zamanda endüstriyel çözümler için ağlar geliştirmek üzere açık bir standart sağlıyor. Intel TCC destekli donanımlarla birleştirildiğinde, gerçek zamanlı hesaplamadaki zorlukları ele alan ve gelecekteki gelişmeler için ölçeklenebilirliği sürdüren kapsamlı bir çözüm elde etmiş oluyoruz!
Eğer TSN, Intel TCC ve çeşitli kenar bilişim çözümleri hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, aşağıdaki kaynakları kontrol etmeyi unutmayın!
- Gerçek Zamanlı Hesaplama IoT Teknoloji Kaynakları – Intel
- Tiger Lake UP3 İşlemcileri – Intel
- Intel 11. Nesil Tiger Lake İşlemcileri için OpenVINO
- Kenar Bilişim için Intel vPro Platformuna Bir Bakış
- Kenar Sunucusu Nedir? – Kenar Bilişim Gömülü Sistemler