Comment transmettre les données du site au siège par le biais des réseaux 4G/5G ?
Dans un système de détection par fibre optique (tel que la détection par réseau de Bragg sur fibre, FBG), la transmission en temps réel des données de démodulation sur le terrain vers le centre de données du siège via un réseau cellulaire 4\text{G}/5\text{G} constitue une architecture typique de surveillance à distance de l’Internet Industriel des Objets (IIoT).
La mise en œuvre technique couvre généralement les aspects de conception suivants au niveau de l’architecture physique et réseau :
I. Architecture Globale de Transmission du Système
Le système de transmission de données à distance par fibre optique se compose des quatre niveaux principaux suivants :
- Niveau Capteur : Capteurs FBG déployés sur le terrain, utilisés pour détecter des grandeurs physiques telles que la température, la déformation, la pression, etc.
- Niveau de Démodulation et de Calcul : Interrogateur à réseau de Bragg sur fibre, responsable de l’émission d’une source de lumière à large bande, de la réception du spectre réfléchi, de la démodulation des changements de longueur d’onde et du calcul local des grandeurs physiques correspondantes.
- Niveau de Transmission Périphérique : Connexion via le port Ethernet (RJ45) de l’interrogateur à un routeur industriel 4\text{G}/5\text{G} ou à un DTU (Data Transfer Unit).
- Niveau Serveur / Siège Social : Serveurs, centre de données ou plateforme cloud déployés au siège, utilisés pour la réception, le stockage, l’analyse et la visualisation des données.
II. Stratégies Spécifiques de Réseau et de Transmission des Données
Comme l’environnement réseau sans fil sur site ne dispose généralement pas d’une adresse IPv4 publique fixe, les stratégies suivantes sont généralement adoptées pour le réseau et la transmission d’ingénierie :
1. Mode Poussée Active (Architecture Client-vers-Serveur)
- Mécanisme de Fonctionnement : L’interrogateur sur site ou le logiciel d’acquisition de données agit comme un client TCP ou MQTT et initie activement une connexion TCP/IP vers un serveur au siège disposant d’une adresse IP publique fixe ou d’un nom de domaine (DNS).
- Protocoles de Données :
- Transmission Socket Brute : Envoi direct de paquets de données de longueur d’onde démodulée et de grandeurs physiques en flux via des sockets \text{TCP} ou \text{UDP}.
- Protocoles Industriels Standards : Utilisation des protocoles \text{Modbus TCP} ou \text{MQTT} pour publier les données, facilitant l’intégration directe avec les systèmes SCADA existants ou les plateformes IoT au siège.
2. Réseau Local Virtuel VPN (Tunnel Chiffré)
- Mécanisme de Fonctionnement : Établissement d’un tunnel \text{IPsec}, \text{OpenVPN} ou \text{WireGuard} entre le routeur 4\text{G}/5\text{G} sur site et la passerelle/le pare-feu du siège.
- Avantages Techniques : L’interrogateur sur site et le serveur du siège sont logiquement situés dans le même réseau local (VLAN). Le siège peut accéder directement à l’interface de gestion Web intégrée de l’interrogateur ou récupérer des données via une adresse IP interne. La transmission est hautement chiffrée, offrant une sécurité extrême.
3. Réseau Privé Industriel APN d’Opérateur
- Mécanisme de Fonctionnement : Utilisation d’une carte SIM de réseau privé fournie par l’opérateur pour créer un APN (Access Point Name) dédié. Les équipements sur site et le réseau interne du siège sont directement interconnectés, permettant une communication IP interne point à point avec des adresses IP internes fixes, évitant ainsi que les données ne soient exposées sur le réseau public.
III. Contrôle de la Bande Passante et Stratégies de Données
Dans la transmission sans fil 4\text{G}/5\text{G}, afin de gérer les fluctuations du canal sans fil et de contrôler les coûts de trafic, le matériel de démodulation offre généralement les supports techniques suivants :
- Réglage Autonome du Taux d’Échantillonnage : Une acquisition à haute fréquence (par exemple, 100\text{ Hz}) peut être utilisée pour une analyse locale à haute dynamique, tandis que pour la transmission à distance, le logiciel de démodulation peut réduire le taux d’échantillonnage (par exemple, à 1\text{ Hz} à 10\text{ Hz}) pour économiser le trafic cellulaire.
- Reprise sur Interruption Réseau et Stockage Périphérique : En cas d’interruption momentanée du réseau sans fil, les données de démodulation sont d’abord stockées dans des supports de stockage locaux, puis téléchargées une fois le réseau rétabli, garantissant l’intégrité des données.
IV. Prise en Charge de l’Intégration des Équipements et Protocoles Connexes
Dans les projets d’ingénierie réels, l’OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator est spécialement conçu pour l’intégration industrielle et la surveillance à distance :
- Architecture Système et Protocoles : Logiciel basé sur l’architecture B/S par défaut, prend en charge l’architecture C/S, dispose d’une interface Ethernet intégrée, et prend en charge l’intégration transparente avec le centre de données du siège via des protocoles réseau standards tels que \text{TCP}, \text{UDP} et \text{Modbus}.
- Optimisation de la Fréquence d’Échantillonnage : La fréquence d’échantillonnage des données est réglable de façon autonome entre 1\text{ Hz} et 100\text{ Hz}. Les utilisateurs peuvent définir de manière flexible la fréquence de téléchargement des données en fonction de la bande passante du réseau sans fil 4\text{G}/5\text{G}.
