Surmonter les préjugés concernant les réseaux sans fil

| Auteur / Rédacteur: Bruno Forgue, ProSoft Technology, F–31'700 Blagnac / Edouard Huguelet

Réseaux sans fil: surmonter les a priori. (Image: Staveb)
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Réseaux sans fil: surmonter les a priori. (Image: Staveb)

>> Aujourd'hui, le sans-fil est utilisé plus que jamais dans les architectures de contrôle. Il est souple, polyvalent et se montre très vite économique. Néanmoins, les préoccupations de sécurité, de fiabilité et la capacité de services du sans fil continuent de faire hésiter des utilisateurs tant soit peu conservateurs à l´adopter et à en tirer parti. Ces inquiétudes sont-elles justifiées?

Cet article abordera ces questions de façon objective, en traitant autant les idées fausses que les véritables obstacles, le tout, en donnant un aperçu sur la façon de surmonter les difficultés tout au long du processus, depuis les réflexions préliminaires jusqu'à la conception, respectivement la mise en oeuvre du système.

Meilleurs ou pires?

Les réseaux sans fil sont-ils meilleurs ou pire que les réseaux conventionnels câblés? La réponse est non: ils sont différents. Une multitude de solutions sans fil existent pour répondre à une grande variété d'utilisation. Est-ce indiqué pour toutes les applications? Non, mais pour beaucoup, le sans fil peut être plus souple, polyvalent et rentable que les réseaux câblés. Pourtant, les questions de la sécurité, de la fiabilité et de la performance du sans fil continuent d'empêcher les utilisateurs un peu conservateurs d´en récolter les bénéfices. Peuvent-ils être surmontés? Au premier plan des motifs d'inquiétude, on citera la sécurité.

La sécurité est effectivement traditionnellement le premier sujet évoqué lorsqu´un réseau industriel est mis en place. De ce fait, la décision de le déployer est rarement prise par une personne seule. Les responsables de site industriels veulent assurer une production ininterrompue et désirent que des mesures de sécurité soient réalisées pour protéger les processus et les équipements. Les responsables du système d´information eux, désirent s´assurer que les systèmes déployés dans l'usine puissent coexister avec les réseaux préexistants, sans générer de perturbations.

Cryptage efficace, authentification sûre

Aujourd'hui, des mécanismes sont en place pour que les systèmes sans fil puissent répondre à ces spécifications. Les techniques de cryptage modernes peuvent être utilisées pour éviter que des personnes non autorisées puisse accéder à des données. Un filtrage et une authentification stricte donnent l´accès au réseau seulement aux équipements autorisés. A ce titre, il est utile de préciser que des mécanismes, qui sont définis par les services de sécurité des États pour transférer des informations secrètes, sont mis en place aujourd'hui dans les dispositifs sans fil. Ils répondent à un bon nombre des préoccupations de sécurité de l'information, de la protection des actifs et de la fiabilité des processus.

Si les responsables de production ont une expérience dans la fiabilité des systèmes d'automatisation, les ingénieurs des services informatiques eux, ont l´expérience de la coexistence de plusieurs systèmes et de la gestion de réseaux.

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Définir les besoins

Le service informatique a probablement déjà déployé des réseaux sans fil par le passé. Il souhaite intégrer ses meilleures pratiques, attribuer les fréquences qui permettront d´assurer la coexistence avec d'autres réseaux et peut-être définir les solutions techniques qui seront à appliquer. Si ces services ne sont pas disponibles dans l'entreprise, appuyez-vous alors sur votre fournisseur de solutions industrielles sans fil qui saura vous conseiller valablement.

Actuellement, avec les normes qui sont en place, un système sans fil peut protéger le réseau en toute sécurité et satisfaire aux exigences de l'entreprise. Parfois, il s'agit de prendre en compte des restrictions légales. Par exemple, les secteurs industriels réglementés de façon stricte, comme l´industrie pharmaceutique, doivent se conformer à des spécifications de collecte de données, ainsi les départements informatiques sont plus sensibles aux problèmes de sécurité. Il est important d'être clair sur la définition du besoin et de la solution qui conviendra au service informatique.

«Je suis automaticien et j´ai impliqué le service informatique dans mon système. Alors, qui est responsable de mon réseau en cas de panne? Comment cela peut-il être géré rapidement? Combien de temps faut-il pour un diagnostic»? C'est là que ça peut se compliquer. Pour les responsables de l'automatisation, renoncer à prendre part aux décisions concernant le processus est aux antipodes de leur nature. Savoir qui contrôle le réseau est primordial. Avec le sans fil, les mêmes règles de démarcation que pour les réseaux Ethernet devraient s'appliquer.

Dans certains cas, le service informatique gère tout ce qui est connecté à Ethernet. Dans d'autres, le site de production sera gestionnaire de son parc. Parfois, le service informatique sera impliqué dans le processus décisionnel et l'attribution des fréquences, mais le personnel de production aura la responsabilité du site et de sa maintenance. En tout cas, ce qui devient important, c'est que la ligne de démarcation soit établie dès le départ et que la solution sans fil sélectionnée soit apte à fournir les outils de diagnostic qui satisferont tout le monde.

Dépannage sur site

Les outils du service informatique et ceux des responsables production peuvent être différents. Avoir les outils appropriés pour chacun est essentiel à une résolution rapide des problèmes. Dans le monde des techniques de l´information, les outils sont basés sur la technique SNMP (Simple Network Management Protocol), qui est supportée par certaines radios industrielles. Les diagnostics de plus haut niveau peuvent inclure des données au niveau OPC, pouvant être utilisées pour intégrer le diagnostic dans le système de contrôle.

Bien que la procédure varie d'une organisation à l'autre, la tendance semble vouloir suivre la voie de l'Ethernet câblé pour le site de production. Que ce soit avec ou sans fil, quand une ligne tombe en panne à deux heures du matin, c´est le téléphone du directeur de l'usine qui sonne.

Cela dit, il faut quand même voir que le dépannage d'un réseau sans fil suit un processus différent de celui d'un système Ethernet filaire. Un réseau sans fil est partiellement immatériel. Il peut être affecté par une perturbation extérieure, ce qui élargit le champ d´investigation lors de la tentative d'identifier la cause d'un problème. C'est pourquoi il est essentiel de disposer d'outils appropriés pour surveiller et diagnostiquer le système. Comme tous les autres éléments essentiels au système, a-t-on clairement identifié une personne qui sache comment utiliser ces outils et qui connaisse les équipements? Il faut sélectionner un fournisseur qui peut soutenir son client tout au long de la mise en oeuvre et l´exploitation, avec les outils adéquats, la formation, l´aide à la spécification sur les solutions à utiliser et le soutien technique. Lorsque tous ces éléments sont en place, quiconque est familier avec le diagnostic sur un réseau câblé est à même de pouvoir aussi diagnostiquer un réseau sans fil.

Performance du système sans fil

Après la sécurité, le deuxième sujet évoqué a trait à la performance du système sans fil: Comment puis-je avoir l'assurance qu'un système sans fil réponde à mes besoins en bande passante, en particulier tout au long de l´exploitation?

Tout d'abord, il s'agit de réunir l'ensemble des paramètres. Connaissez vos besoins en réseau, vos objectifs et l'environnement de production. Quelles sont les distances et les vitesses désirées? Avez-vous besoin de connexions pour des utilisateurs itinérants? Votre utilisation est-elle intérieure ou extérieure? Y a-t-il des surfaces réfléchissantes? Des machines en déplacement, en rotation ou vibrantes? Êtes-vous capable d'articuler le trafic de votre réseau par rapport à ce qu´il doit prendre en charge? Il existe de nombreuses options sans fil, chacune étant adaptée à différentes applications. Ensuite, choisissez soigneusement votre fournisseur de services. Retenez une solution technique de qualité industrielle. Travaillez avec un fournisseur qui peut déterminer avec certitude ce qu'il vous faut pour votre application spécifique. Optez pour une solution évolutive pour répondre à vos besoins de croissance. Sélectionnez les fournisseurs avec une solide compréhension de votre matériel et de vos processus. Recherchez la bonne combinaison d'outils de diagnostic.

Certains fournisseurs proposent des outils d'intégration IHM utilisant OPC pour vous offrir une visualisation de votre réseau. Vérifiez si l'entreprise propose aussi des services à valeur ajoutée tels que des études ou audits de sites. Ce sont des choses à surveiller lorsque vous établissez les spécifications de vos projets.

Cependant, certaines applications ne peuvent tout simplement pas être prises en charge par le sans fil. Par exemple, les lignes de production utilisant 1000 points d'E/S avec des vitesses de balayage de l´ordre de la milliseconde. Les techniques sans fil d'aujourd'hui ne peuvent pas encore traiter ce niveau de performances. Comment puis-je protéger mon réseau des interférences si un site voisin installe son propre réseau sans fil? Identifiez les réseaux environnants. Considérez vos services informatique comme une ressource. Utilisez leur expertise dans le domaine afin de construire un programme de maintenance pour surveiller le fonctionnement du système. Une compréhension solide des risques fournira la capacité de prévoir les performances sans fil tout au long de l´exploitation.

Précautions pour éviter les perturbations par interférences

Le service informatique est capable d´analyser le réseau régulièrement, surveiller les niveaux entrants ou toute autre modification dans l'environnement sans fil, mesurer les ingérences extérieures et s´assurer que la performance n'est pas diminuée. Cependant, même un réseau, parfaitement mis en oeuvre avec un plan bien préparé pour isoler les interférences, reste vulnérable à l'environnement RF en constante évolution. Vous ne pouvez pas savoir ce qui risque d'interférer avec votre réseau, mais vous pouvez prendre des précautions et adopter les réglages de vos applications pour en limiter l'impact.

Plusieurs options de précaution existent. Pour commencer, il est judicieux de choisir une solution flexible avec des fréquences qui peuvent être changées si nécessaire (802.11n dispose de 24 canaux dans la bande de 5 GHz). Une autre méthode efficace est l'utilisation d'antennes directionnelles pour des échanges très sélectifs entre les radios afin de réduire leur sensibilité aux interférences. L´alignement des antennes directionnelles, cependant, en particulier pour les plus grandes distances, peut être difficile. Des techniques d'installation avancées sont réalisées par les meilleurs fournisseurs de solutions sans fil.

Et la fiabilité?

Un réseau sans fil est-il moins fiable qu'un réseau filaire? La réponse est non, c'est différent. De la même manière qu´on ne fera pas passer un câble à côté d´un variateur de fréquence en raison des interférences, le sans fil doit être considéré sous un angle particulier: il nécessite simplement certaines précautions. Des facteurs, tels que la ligne de mire et la sélection de la radio, des antennes et des câbles, sont importants. Considérez les caractéristiques de performance spécifiques de ces équipements en fonction de l´application. Dans de nombreux cas, un système câblé peut être moins fiable, par exemple avec les équipements mobiles, dans lequel des contacts à frottement linéaires ou rotatifs sont utilisés.

La nature de ces applications soumet les câbles à la flexion, à la rupture ou à la dégradation au cours du temps, malgré l'application de chaînes porte-câbles efficaces. Le sans fil a longtemps été un succès dans la surveillance et le contrôle, mais peut-il assurer la commande? Dans de nombreux cas, oui. Dans le secteur de la production, les réseaux Ethernet sont maintenant largement utilisés dans les équipements de contrôle-commande. Là où il y a Ethernet, le sans fil suit souvent. Certains équipements sans fil sont suffisamment perfectionnés pour agir en tant que commutateurs administrables, offrant un filtrage des paquets intelligents. Certains gèrent les applications déterministes, et peuvent fournir un niveau élevé de souplesse, de rapidité, de précision et de prévisibilité.

Dans ces projets, il est essentiel que la conception du réseau et la définition de la technique du système soient soigneusement réalisées et exécutées, le tout en étroite collaboration avec vos distributeurs, intégrateurs et fournisseurs de solutions avec la fiabilité en point de mire. Tout utilisateur de PC et d´Internet a une expérience du sans fil, généralement truffée de souvenirs de pannes de routeurs, de blocages et de redémarrages avec pertes de données.

Qui veut prendre ce même risque dans son usine? Aujourd'hui, des équipements sans fil pour les environnements industriels existent. Ils sont beaucoup plus robustes et fiables que les produits pour les particuliers ou même pour les réseaux informatiques. De nouvelles techniques et des outils de test et de supervision permettent d´anticiper les pertes de ligne et de surveiller en temps réel la disponibilité du réseau. De plus, la fiabilité peut-être augmentée grâce à des méthodes de gestion des ressources et des procédures. De façon concrète, il existe de nombreuses applications pour lesquelles le sans fil a réellement amélioré l'efficacité et la fiabilité. Pour les applications avec des appareils mobiles, il peut réduire considérablement les coûts, les temps d'arrêt et de maintenance.

Quelques exemples

Par exemple, Procter & Gamble a migré vers le sans fil, spécifiquement pour améliorer la fiabilité. Dans l'usine, ils ont remplacé les contacts rotatifs par un réseau sans fil conçu pour s´accommoder au mieux avec leur réseau EtherNet/IP existant. Ils ont utilisé une solution 802.11 sur une fréquence de 5 GHz en vue de coexister avec un réseau 2,4 GHz déjà saturé. Ils ont pu répondre aux exigences de performance avec déterminisme et ont constaté moins de paquets perdus. Ils n´ont plus de temps d'arrêt imputables aux systèmes de communication, et cette migration a reçu une forte adhésion de la part des opérateurs de machines ou de lignes de production.

Liberty Airport Systems, qui est situé dans l'Ontario au Canada, conçoit des systèmes d´éclairage personnalisés pour les pistes des aéroports commerciaux et gouvernementaux. La fiabilité de ces systèmes d'éclairage est essentielle pour les avions, puisque les temps d'arrêt peuvent se traduire par des vols retardés, annulés, déroutés, ou dans le pire des cas, une intrusion sur la piste. Des lignes de communication en fibre optique gèrent les pistes, mais dans le cas où elles seraient endommagées, Liberty Airport Systems utilise maintenant le sans fil comme système de communication de secours pour grand nombre de leurs installations, afin d'accroître la disponibilité et réduire les coûts de maintenance. Lors d´une installation, une ligne de fibre optique a été sectionnée. Le système sans fil a alors agi de façon transparente pour assurer la communication pendant une semaine, le temps que la ligne de fibre optique soit réparée.

La clé: une bonne compréhension

Pour surmonter les obstacles au sans fil, la clé consiste en une bonne compréhension, aussi bien pour la planification que pour l'exécution. Le sans fil n'est pas une solution qu´on installe et qu'on oublie: il faut surveiller son réseau. Impliquer le service informatique est souvent essentiel. Transmettez-leur ce dont ils ont besoin pour se sentir à l'aise avec le projet, et vous bénéficierez de leur aide pour gérer le réseau. Avec ces choses en place, les utilisateurs pourront profiter de la flexibilité et de la polyvalence apportées par la technique radio, et dans de nombreux cas, réduire les coûts. ProSoft Technology® conçoit des solutions de communication industrielles pour connecter des équipements d'automatisme de manière transparente. La société est un acteur mondial, très diversifié et proche de ses clients, qui attache une grande importance à la qualité et à la facilité d'utilisation. Les produits de ProSoft Technology, qui sont notamment des modules de communication en châssis pour automates programmables, des passerelles réseau autonomes, et un large éventail de solutions sans-fil robustes et éprouvées sur le terrain, sont utilisées dans tous les secteurs industriels. <<

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