Real-time wireless networks for industrial control systems

La prossima generazione di sistemi industriali (Industria 4.0) rivoluzionera' molti settori produttivi, grazie all'integrazione di concetti emergenti quali Internet delle Cose, intelligenza artificiale, big data, robotica nel cloud e realta' virtuale, tra gli altri. La maggior parte di queste tecnologie necessita di reti di comunicazione in grado di offrire un trasferimento di informazione quasi istantaneo, sicuro e affidabile. Nel settore industriale, ad oggi, cio' reso possibile principalmente da reti cablate, in grado di combinare la velocita' della fibra ottica con l'assenza di collisioni data dalla tecnologia Switched Ethernet. Tuttavia, spinte dall'intensa diffusione, negli ultimi anni, di dispositivi mobili per le comunicazioni interpersonali, sempre piu' applicazioni industriali richiedono connettivita' wireless, che porterebbe enormi vantaggi in termini di riduzione dei costi e flessibilita' . Progettare reti industriali wireless puntuali, affidabili e deterministiche e' molto complicato, a causa della natura del canale radio, incline agli errori e intrinsecamente condiviso tra tutti i dispositivi che trasmettono nella stessa banda di frequenza. In questa tesi sono proposte diverse soluzioni per migliorare le prestazioni di reti wireless impiegate in applicazioni di controllo industriale. Gli approcci presentati si differenziano per prestazioni raggiunte e scenari di utilizzo, ma sono accomunati da un miglioramento rispetto alle soluzioni wireless industriali esistenti in termini di puntualita' , affidabilita' e determinismo. Una verifica sperimentale delle soluzioni progettate e' stata effettuata, quando possibile. I risultati ottenuti dimostrano che si possono gia' ottenere importanti miglioramenti nelle prestazioni, spesso utilizzando dispositivi commerciali e mantenendo la conformita' agli standard esistenti. Le ricerche future, assieme alla disponibilita' di nuovi dispositivi e standard, potranno rendere possibile un mondo in cui i link radio rimpiazzeranno con successo la maggior parte dei cavi esistenti negli ambienti industriali, come gia' avvenuto in ambito consumer.