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EMBEDDED 83 • FEBBRAIO • 2022 32 HARDWARE | SYSTEM TECHNOLOGY dere in considerazione l’integrazione del supporto 5G per assicurarsi di disporre di una soluzione scalabile e a prova di futuro. Integrazione del 5G in una rete TSN Un prototipo del gruppo di ricerca del Centro di Ricer- ca Tedesco per l’Intelligenza Artificiale (DFKI), dell’ U- niversità Tecnica di Kaiserslautern e dei Nokia Bell Labs mostra come la sincronizzazione temporale in una rete TSN (secondo il protocollo IEEE 802.1AS) possa es- sere integrata in conformità con gli standard 5G (Fig. 1). Il sistema 5G comprende una stazione base 5G (GnB), una dorsale di rete 5G (5GC) e più dispositivi finali (UE). Uno di questi dispositivi finali (UE di riferimento) è col- legato alla rete TSN cablata come parte del sistema di riferimento. Questo dispositivo deve supportare lo stan- dard IEEE 802.1AS in modo da poter essere sincronizza- to con il clock TSN tramite il Grandmaster. Il sistema 5G dispone anche di un proprio meccanismo di sincronizzazione, in cui ogni stazione base 5G (GnB) sincronizza i dispositivi finali collegati in rete utilizzan- do i segnali di sincronizzazione primari (PSS) e secon- dari (SSS). I dispositivi finali utilizzano questi segnali per identificare la cella wireless e la sequenza radio; uti- lizzando algoritmi di sincronizzazione specifici, è possi- bile regolare le differenze di frequenza e di temporizza- zione. Ogni valore della sequenza SFN (System Frame Number) in ingresso viene anche associato alla tempo- rizzazione attuale del dispositivo finale di riferimento e trasmesso a ciascun dispositivo finale connesso. Se per la distribuzione si utilizzano le specifiche OPC UA PubSub, è possibile sincronizzare tutti i dispositivi ter- minali collegati alla stazione base. Questa operazione comporta la necessità di identificare solo l’offset relativo alla temporizzazione corrispondente della rete TSN. La figura 2 offre un’illustrazione degli strati dei messag- gi. Il protocollo UDP (User Datagram Protocol) viene utilizzato in combinazione con il Multicast come proto- collo di trasporto, in modo che ogni dispositivo del grup- po Multicast riceva i messaggi sottoscritti. Come mostrato in figura 3, il team di ricerca ha utilizza- to con successo questa configurazione con un intervallo di sincronizzazione di 31,25 ms per ottenere la sincronia di 350 ns tra un kit di valutazione e un PC Intel NUC Mini. La rete TSN porta la tecnologia Ethernet standard a un nuovo livello di comunicazione in tempo reale. Essa consente la connessione costante e indipendente dal produttore di dispositivi IT e OT. Il 5G consente di estendere questa possibilità alle connessioni mobili. La combinazione di entrambe le tecnologie fornisce le basi per la robotica collaborativa e il controllo affidabile di sistemi di produzione altamente dinamici, che includo- no i robot mobili, oltre ai sistemi di trasporto merci, la guida assistita e autonoma, la chirurgia remota e le ap- plicazioni di realtà aumentata e virtuale. Transport Protocol DataSetMessage eld NetworkMessage DataSetMessage Fig. 2 – Gli strati OPC UA PubSub trasportano i messaggi